Двигунна установка

Реферат: UA 96272 U UA 96272 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електронних (електричних) плазмових двигунів, які застосовують як транспортний засіб, зокрема для приведення в рух апаратів в космосі. Відома двигунна установка, що містить корпус і потужний лазер, промені якого виходять в навколишній простір, створюючи рушійну силу, причому промені лазера направляють в резонатор, що складається з системи дзеркал, одне або декілька з яких розташовані на прискорюваному об'єкті (Патент РФ № 64298, МПК F03H3/00, 2007 г.) Недоліком цієї двигунної установки є недостатня тяга. Відома також двигунна установка, що включає: джерело електромагнітних полів високої напруженості, за яке використовується щонайменше один основний кільцевий канал іонізації та прискорення, забезпечений анодом і засобами живлення іонізованим газом; магнітний ланцюг створення магнітного поля в основному кільцевому каналі і порожнистий катод, приєднаний до засобів живлення іонізованим газом; при цьому безліч основних кільцевих каналів іонізації та прискорення, що мають паралельні осі, які сходяться з боку виходу електроприймача зазначених основних кільцевих каналів; один другий зовнішній полюсний башмак, спільний з усіма кільцевими каналами і розташований вище першого зовнішнього полюсного башмака; безліч внутрішніх полюсних башмаків в кількості, рівній кількості основних кільцевих каналів і закріплених на перших сердечниках, розташованих навколо осей основних кільцевих каналів; безліч перших котушок, розташованих відповідно навколо безлічі перших сердечників, безлічі других котушок, закріплених на других сердечниках, розташованих у вільному просторі між основними кільцевими каналами, причому другі сердечники других котушок з'єднані між собою з боку джерела живлення за допомогою феромагнітних стержнів і з'єднані з першим зовнішнім полюсним башмаком з боку електроприймача, при цьому установка містить засоби для регулювання витрати живлення іонізованим газом кожного основного кільцевого каналу і контролю струму розряду і прискорення іонів у них (Патент України № 58559, МПК F03H1/00, 1998). Надійність цієї двигунної установки низька із-за складності її конструкції, яка не дозволяє ефективно здійснювати її роботу, крім того, досить висока швидкість руйнування електродів. Найбільш близьким аналогом є двигунна установка, що має джерело електромагнітних полів високої напруженості, що включає газодинамічний замкнутий тракт, розділений по довжині діелектричною перемичкою, в нижній частині якого розташовано: блок живлення, система охолодження, система електродів і електроди іскрового проміжку для передіонізації, а вздовж газодинамічного тракту розміщений оптичний квантовий підсилювач, причому у внутрішньому просторі тракту розташована "решітка" у вигляді системи замкнутих контурів, утворених перпендикулярними хвилеводами, на перетині яких розташовані оптичні вузли, а також вони мають можливість з'єднуватися своїми введеннями поперемінно за допомогою роздільників із джерелами лазерного випромінювання, а виводами - з оптичним квантовим підсилювачем, самі ж виводи почергово з'єднані між собою оптичними муфтами. Крім того, система замкнутих контурів хвилеводів розміщена на багатоярусних внутрішніх майданчиках-балконах у форсажному блоці, що виконаний у вигляді порожнистого конуса, встановленого на платформі тягового блока, при цьому в просторі газодинамічного тракту розташовані оптичні блоки, що містять камери для накачування газової суміші і оптичні резонатори, які зв'язані за допомогою вихідного вікна лазера з роздільниками лазерного випромінювання, а всередині порожнистого конуса за допомогою штанги, закріпленої на платформі тягового блока, встановлений сферичний шарнір. При цьому джерело електромагнітних полів є потужним імпульсним газовим лазером високого тиску (Патент України № 83379, МПК F03H1/00, 2013 г.). Недоліком найближчого аналога є недостатня тяга, пов'язана з тим, що в контурах, по яких циркулює лазерне випромінювання, не накопичується достатня густість електромагнітної енергії. Задачею корисної моделі є удосконалення двигунної установки шляхом зміни складу її елементів і забезпечення їх спеціального зв'язку один з одним, внаслідок чого забезпечується збільшення тяги двигунної установки. Поставлена задача вирішена тим, що в двигунній установці, яка має джерело електромагнітних полів високої напруженості та включає газодинамічний замкнутий тракт, розділений по довжині діелектричною перемичкою, в нижній частині якого розміщені блок живлення, система охолодження електродів, а вздовж газодинамічного тракту розміщений оптичний квантовий підсилювач, причому у внутрішньому просторі тракту розташована "решітка" у вигляді системи замкнутих контурів, утворених перпендикулярними хвилеводами, на перетині яких розташовані оптичні вузли, а також вони мають можливість з'єднуватися своїми введеннями поперемінно за допомогою роздільників із джерелом лазерного випромінювання, а виводами - з оптичним квантовим підсилювачем, самі ж хвилеводи почергово з'єднані між 1 UA 96272 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 собою оптичними муфтами, крім того, система замкнутих контурів хвилеводів розміщена на багатоярусних внутрішніх майданчиках-балконах у форсажному блоці, що виконаний у вигляді порожнистого конуса, встановленого на платформі тягового блока, при цьому в просторі газодинамічного тракту розташовані оптичні блоки, що містять камери для накачування газової суміші і оптичні резонатори, які зв'язані за допомогою вихідного вікна лазера з роздільниками лазерного випромінювання, а всередині порожнистого конуса за допомогою штанги, закріпленої на платформі тягового блока, встановлений сферичний шарнір, згідно з корисною моделлю, джерело електромагнітних полів є потужним безперервним лазером високого тиску, а установка забезпечена напівпрозорими дзеркалами, які встановлені після роздільників лазерного випромінювання, перед оптичними муфтами і позаду них, а також на виході випромінювання перед оптичним квантовим підсилювачем, причому між роздільниками на вході і напівпрозорими дзеркалами встановлені поляризаційні призми. Відмінності пропонованої установки від найбільш близького аналогу полягають в тому, що джерело електромагнітних полів є потужним безперервним лазером високого тиску, а установка забезпечена напівпрозорими дзеркалами, які встановлені після роздільників лазерного випромінювання, перед оптичними муфтами і позаду них, а також на виході випромінювання перед оптичним квантовим підсилювачем, причому між роздільниками на вході і напівпрозорими дзеркалами встановлені поляризаційні призми. Технічним результатом від застосування запропонованої установки, в порівнянні з найбільш близьким аналогом є підвищення її сили тяги. Це досягається значно більшою густістю електромагнітної енергії в замкнутих контурах, утворених перпендикулярними хвилеводами при проходженні по них лазерного випромінювання у безперервному режимі з використанням поляризаційних призм на вході і напівпрозорих дзеркал, що створюють систему перпендикулярних резонаторів, завдяки яким виникають стоячі хвилі. Технічним результатом від застосування запропонованої установки є збільшення створюваної нею тяги, що дозволяє ефективно використати її не лише на різних типах космічних апаратів, але і на найрізноманітніших повітряних і наземних засобах. Корисна модель пояснена кресленнями, де: на фіг. 1 зображений загальний вигляд двигунної установки; на фіг. 2 зображений розріз двигунної установки (вигляд спереду); на фіг. 3 зображений вигляд зверху двигунної установки; на фіг. 4 зображений розріз рухової установки (ізометрія); на фіг. 5 зображена схема роботи "решітки"; на фіг. 6 зображена схема роботи форсажного блока. Двигунна установка містить джерело електромагнітних полів високої напруженості у вигляді газового лазера 1, працюючого у безперервному режимі, до складу якого входить газодинамічний тракт 2, розділеного по довжині діелектричною перемичкою 3. У нижній частині такту 2 розміщені блок живлення 4, система охолодження 5 і система електродів 6. Уздовж замкнутого газодинамічного такту 2 розташований оптичний квантовий підсилювач 7, а у внутрішньому просторі газодинамічного тракту 2 розташована "решітка" 8 у вигляді системи замкнутих контурів, утворених перпендикулярними хвилеводами 9, на перетині яких знаходяться спільні для них оптичні вузли 10. Хвилеводи 9 "решітки" з'єднані своїми введеннями 11, за допомогою роздільників лазерного випромінювання 12 з оптичними блоками 13, у складі камери для газової суміші 14 з оптичними резонаторами 15 і системою електродів 6 для накачування робочої газової суміші, а виведеннями 16 - з оптичним квантовим підсилювачем 7. Хвилеводи 17 своїми введеннями 18 з'єднані за допомогою роздільників лазерного випромінювання 12 з оптичним блоком 13 і укладені на багатоярусних майданчикахбалконах 19 у форсажному блоці 20, який виконаний у вигляді конуса, встановленого на платформі 21 форсажного блока і пов'язаного виводами хвилеводів 22 з оптичним квантовим підсилювачем 7. Оптичний резонатор 15 через вихідне вікно лазера 23, яке є джерелом лазерного випромінювання, пов'язаний з роздільниками лазерного випромінювання 12, а оптична муфта 24 з'єднується по черзі з хвилеводами 9 "решітки" 8. Управління вектором тяги форсажного блока 20 здійснюється за допомогою сферичного шарніра 25, закріпленого на штанзі 26, що встановлена на платформі 21 форсажного блока. Крім того, хвилеводи 9 "решітки" 8 і хвилеводи 18 форсажного блока 19 з'єднані своїми введеннями 11 і 17 через поляризаційні призми 27 і напівпрозорі дзеркала 28 за допомогою роздільників лазерного випромінювання 12 з вихідним вікном лазера 23, а виводами 16 і 22 через напівпрозорі стекла 28 з оптичним квантовим підсилювачем 7, при цьому напівпрозорі дзеркала 28 встановлені після роздільників лазерного випромінювання 12, перед оптичними муфтами 24 і позаду них, а також на виході випромінювання. При цьому хвилеводи форсажного 2 UA 96272 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 блока 19 є двома групами, в одній з яких переміщення лазерного випромінювання має можливість рухатися за годинниковою стрілкою, а в іншій - проти годинникової стрілки (фіг. 6). Робота двигунної установки здійснюється наступним чином. Від автономного блока 4 живлення газового лазера високого тиску 1, працюючого у безперервному режимі і розташованого в нижній частині газодинамічного тракту 2, подається напруга на електроди 6 для збудження активного об'єму газової суміші, що надходить в камеру 14, розміщеної в оптичному резонаторі 15. Електронний пучок, впливаючи на активну речовину, викликає індуковане випромінювання у безперервному режимі, яке надходить на вихідні вікна лазера 23 і далі через роздільники лазерного випромінювання 12 на поляризаційні призми 27 і напівпрозорі дзеркала 28 в систему вертикальних і горизонтальних хвилеводів 9 на введенні 11. При русі лазерного випромінювання по вертикальних і горизонтальних хвилеводах вони перетинаються в точках, які є для них спільними оптичними вузлами 10, доходячи до напівпрозорих дзеркал 28, розташованих перед оптичною муфтою 24, лазерне випромінювання частково проходить через напівпрозоре дзеркало 28 і далі надходить на оптичну муфту 24. Інша частина випромінювання, відбиваючись від напівпрозорого дзеркала 28, повертається назад по хвилеводу до такого ж напівпрозорого дзеркала 28, розташованого на введенні 11 хвилеводів 9, і повністю від нього відбивається. Система з плоскопаралельними напівпрозорими дзеркалами 28 з хвилеводом між ними утворює резонатор, усередині якого існують дві електромагнітні хвилі, що рухаються в протилежні сторони. Довжина резонатора підбирається так, щоб на ній укладалося ціле число півхвиль для утворення стоячої хвилі. Частина випромінювання, що надійшла на оптичну муфту 24, проходячи через неї, здійснює поворот на 180 градусів і переходить через напівпрозоре дзеркало 28 в паралельні хвилеводи, на виході яких також розташовані напівпрозорі дзеркала 28, після яких частина випромінювання, проходячи через напівпрозоре дзеркало 28, потрапляє в оптичний квантовий підсилювач 7, а інша частина, відбившись від напівпрозорого дзеркала 28, рухається в протилежну сторону. З оптичного квантового підсилювача 7 лазерне випромінювання знову надходить у вертикальні і горизонтальні хвилеводи "решітки" 8. У сформованій системі замкнутих контурів на площині, яку обходить лазерне випромінювання, воно рухається по периметру контурів за годинниковою стрілкою з кутовою швидкістю Ω зі знаком "+", а при русі проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю Ω - зі знаком "-", як показано на Фіг. 5 (на схемі контури з обходом проти годинникової стрілки позначені кружечком, за годинниковою стрілкою - позначені заштрихованим кружечком). Крім того, лазерне випромінювання у безперервному режимі роботи лазера надходить через вихідне вікно лазера 23 на роздільники лазерного випромінювання 12, далі на поляризаційну призму 27, напівпрозоре дзеркало 28 і далі на введення 17 хвилеводів 18, розташованих на внутрішніх майданчиках-балконах 19 у форсажному блоці 20, що має форму порожнистого конуса, встановленого на платформі 21 форсажного блока 20. На кожному майданчику-балконі 19 утворюється система з двох замкнутих контурів, які лазерне випромінювання у безперервному режимі роботи обходить по периметру, - один за годинниковою стрілкою, інший - проти годинникової стрілки. Після проходження контурів лазерне випромінювання надходить на напівпрозорі дзеркала 28, частково проходить через ці дзеркала і надходить на виході з хвилеводів 22 в оптичний квантовий підсилювач 7, а інша частина випромінювання відбивається від напівпрозорого дзеркала 28 і повертається назад по хвилеводу до напівпрозорого дзеркала 28, від якого повністю відбивається, утворюючи "стоячу" хвилю. Така система хвилеводів 18, розташованих на майданчиках-балконах 19 у форсажному блоці 20, утворює систему кільцевих резонаторів. Після оптичного квантового підсилювача 7 випромінювання знову надходить на введення 18 хвилеводів 17 форсажного блока 20. Управління вектором тяги форсажного блока 20 здійснюється за допомогою сферичного шарніра 25, закріпленого на штанзі 26, встановленого на платформі 21 форсажного блока 20. Вектор тяги при включенні системи контурів в роботу спрямований перпендикулярно площинам, на яких розміщена система контурів, його напрям співпадає з віссю конуса до його вершини. Віддаючи команди на включення в роботу сферичного шарніра 25, система управління дозволяє встановлювати вершину конуса у будьякій заданій точці. При русі лазерного випромінювання у безперервному режимі уздовж хвилеводів, при обході по периметру пари контурів проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю Ω зі знаком "-" і за годинниковою стрілкою з кутовою швидкістю Ω зі знаком "+", як показано на фіг. 5, в стаціонарному гравітаційному полі, в системі відліку, що рівномірно обертається, при синхронізації годинника після повернення у вихідну точку час відрізнятиметься від первинного, відбуватиметься "запізнювання" в часі на вкрай незначну величину, що обумовлює виникнення сили тяги в напрямі, протилежному до вектору прискорення вільного падіння. 3 UA 96272 U Таким чином, застосування запропонованої двигунної установки характеризується більш високою силою тяги в порівнянні з відомими. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 Двигунна установка, що має джерело електромагнітних полів високої напруженості і включає газодинамічний замкнутий тракт, розділений по довжині діелектричною перемичкою, в нижній частині якого розташовані блок живлення, система охолодження, система електродів, а уздовж газодинамічного тракту розміщений оптичний квантовий підсилювач, причому у внутрішньому просторі тракту розташована "решітка" у вигляді системи замкнутих контурів, утворених перпендикулярними хвилеводами, на перетині яких розташовані оптичні вузли, що мають можливість з'єднуватися своїм введенням поперемінно за допомогою роздільників з джерелом лазерного випромінювання, а виводами - з оптичним квантовим підсилювачем, самі ж хвилеводи почергово з'єднані між собою оптичними муфтами, крім того, система замкнутих контурів хвилеводів розміщена на багатоярусних внутрішніх майданчиках-балконах у форсажному блоці, що виконаний у вигляді порожнистого конуса, встановленого на платформі тягового блока, при цьому в просторі газодинамічного тракту розташовані оптичні блоки, що містять камери для накачування газової суміші і оптичні резонатори, які зв'язані за допомогою вихідного вікна лазера з роздільниками лазерного випромінювання, а всередині порожнистого конуса за допомогою штанги, закріпленої на платформі тягового блока, встановлений сферичний шарнір, яка відрізняється тим, що джерело електромагнітних полів є потужним безперервним лазером високого тиску, а установка забезпечена напівпрозорими дзеркалами, які встановлені після роздільників лазерного випромінювання, перед оптичними муфтами і позаду них, а також на виході випромінювання - перед оптичним квантовим підсилювачем, причому між роздільниками на вході і напівпрозорими дзеркалами встановлені поляризаційні призми. 4 UA 96272 U 5 UA 96272 U 6 UA 96272 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7