Site Loader

Содержание

Двигатель на эффекте Холла — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения

Двигатель на эффекте Холла — разновидность электростатического ракетного двигателя, в котором используется эффект Холла (обеспечивает замкнутый дрейф электронов). При равных размерах с другим типом электростатического ракетного двигателя — ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1]. Второе название данного двигателя — плазменный ракетный двигатель. Однако зачастую под плазменными двигателями подразумевают все электрические ракетные двигатели.

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).

Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении (замкнутый дрейф электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях под действием силы Лоренца). Такое движение электронов обеспечивает ионизацию рабочего тела, а также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].

Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году

[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].

В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»[5].

Холловский двигатель (двигатель на основе эффекта Холла)

Холловский двигатель (двигатель на основе эффекта Холла).

 

 

Холловский двигатель (двигатель на основе эффекта Холла) является одной из разновидностей электростатического ракетного двигателя. Он позволяет получить более высокую плотность тяги, более высокие значения расхода рабочего тела, и, как следствие, более высокую тягу двигателя, чем ионный двигатель.

 

Устройство и принцип работы холловского двигателя

Схема холловского двигателя

Отличия и преимущества холловского двигателя по сравнению с ионным

Примерные технические характеристики холловского двигателя

 

Устройство и принцип работы холловского двигателя:

Холловский двигатель (двигатель на основе эффекта Холла) – это одна разновидностей электростатического ракетного двигателя, в котором используется эффект Холла. Двигатели на основе эффекта Холла используются на космических аппаратах с 1972 года.

В основе принципа работы данного двигателя лежит эффект Холла, открытый в 1879 г. Эдвином Холлом (Edwin H. Hall). Он заключается в том, что в проводнике, в котором созданы взаимно перпендикулярные электрическое и магнитное поля, возникает электрический ток (называемый холловским) в направлении, перпендикулярном обоим этим полям. Иными словами, если электрическое и магнитное поля имеют направления соответственно по осям X и Y, то электрический (холловский) ток имеет направление вдоль оси Z.

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры. Иными словами, камера двигателя выполнена в форме кольца (цилиндра). С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Внутри двигателя располагается анод (положительный электрод), катод (отрицательный электрод) расположен снаружи двигателя. По внешней стороне кольца располагаются магниты.

Между анодом и катодом создается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Разряд между анодом и катодом ионизирует рабочее тело, отрывая электроны от нейтральных атомов газа. Под действием электростатического поля положительные ионы газа (плазма) разгоняются в осевом направлении – в направлении выходного отверстия цилиндрического двигателя. На выходе из двигателя происходит нейтрализация положительного заряда плазмы электронами, эмитируемыми с катода. Истечение положительных ионов из выходного отверстия создает тягу.

В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению электрического тока, движущегося в азимутальном направлении (т.е. вокруг центрального электрода, оси двигателя). Холловский ток создается движением электронов в электрическом и магнитном полях.

В холловском двигателе тяга создается также с помощью холловского тока, пересекающего радиальное магнитное поле. Их взаимодействие заставляет электроны обращаться вокруг оси двигателя. Эти электроны выбивают электроны из атомов ксенона, создавая ионы ксенона, которые осевое электрическое поле ускоряет в направлении выходного отверстия двигателя. Электроны холловского тока под действием силы Лоренца (возникающей в результате взаимодействия приложенного радиального магнитного поля с электрическим холловским током) создают дополнительную тягу и вырываются наружу в выходное отверстие вместе с положительными ионами.

Двигатель на основе эффекта Холла позволяет получить более высокую плотность тяги, более высокие значения расхода рабочего тела, и, как следствие, более высокую тягу двигателя, чем ионный двигатель, поскольку в истекающем потоке содержатся и положительные ионы, и электроны, что предотвращает накопление объемного заряда, уменьшающего напряженность ускоряющего электрического поля.

В зависимости от располагаемой мощности скорости истечения рабочего тела могут составлять от 10 до 50 км/с.

 

Схема холловского двигателя:

Холловский двигатель

Рис. 1. Устройство холловского двигателя

http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

Отличия и преимущества холловского двигателя по сравнению с ионным:

– двигатель на основе эффекта Холла при равных размерах имеет большую тягу, чем ионный, поэтому способен разгонять космический аппарат до высоких скоростей быстрее, чем ионный двигатель сравнимого размера.

 

Примерные технические характеристики холловского двигателя:

Характеристики: Значение:
Потребляемая мощность, кВт 1,35-10
Скорость истечения ионов, км/с 10-50
Тяга, мН  40-600
КПД, %  45-60
Время непрерывной работы, лет более 3

 

Источник: http://cyclowiki.org/wiki/Холловский_двигатель, http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

© Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, http://go2starss.narod.ru/pub/E025_ID.html

 

Холловский двигательХолловский двигательХолловский двигательХолловский двигатель

карта сайта

 

Коэффициент востребованности 441

Двигатель на эффекте Холла — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения

Двигатель на эффекте Холла — разновидность электростатического ракетного двигателя, в котором используется эффект Холла (обеспечивает замкнутый дрейф электронов). При равных размерах с другим типом электростатического ракетного двигателя — ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года

[1]. Второе название данного двигателя — плазменный ракетный двигатель. Однако зачастую под плазменными двигателями подразумевают все электрические ракетные двигатели.

Устройство

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).

Работа

Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении (замкнутый дрейф электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях под действием силы Лоренца). Такое движение электронов обеспечивает ионизацию рабочего тела, а также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя

[2][1].

Применение

Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].

В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»

[5].

См. также

Примечания

Литература

Двигатель на эффекте Холла — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения

Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя, в котором используется эффект Холла. При равных размерах с обычным ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1].

Устройство

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).

Видео по теме

Работа

Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Разряд между анодом и катодом ионизирует рабочее тело. Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении. Возникающая сила Лоренца ускоряет электроны, что создаёт дополнительную тягу. Движение электронов также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].

Применение

Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].

В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»[5].

Примечания

Литература

Двигатель на эффекте Холла — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения

Двигатель на эффекте Холла — разновидность ионного двигателя, в котором используется эффект Холла. При равных размерах с обычным ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1].

Устройство

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).

Работа

Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Разряд между анодом и катодом ионизирует рабочее тело. Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении. Возникающая сила Лоренца ускоряет электроны, что создаёт дополнительную тягу. Движение электронов также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].

Применение

Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].

В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»[5].

Примечания

Литература

Холловский двигатель — Циклопедия

Холловский двигатель — один из видов электрического ракетного двигателя (иногда используется термин плазменный двигатель). Более эффективен по сравнению с исторически первым ионным двигателем, но уступает магнитоплазмодинамическому (МПД) двигателю. Таким образом, холловский двигатель занимает среднее положение среди семейства плазменных двигателей.

Схема холловского двигателя

[править] История и описание

Принцип действия холловского двигателя был открыт в 1879 году Эдвином Холлом (Edwin H. Hall). Холл выяснил, что в расположенных в едином проводнике перпендикулярно друг другу электрическом и магнитном полях начинает действовать особый вид тока, названный впоследствии в его честь холловским (это явление получило название эффект Холла). В холловском двигателе есть внутренний положительный анод и внешний отрицательный катод. Между ними образуется электрическое поле, в которое поступает газ ксенон. Электрическое поле выбивает из нейтральных атомов газа отрицательные частицы (электроны), превращая тем самым их в положительные ионы. Эти частицы (отрицательные электроны и положительные ионы в виде плазмы) подхватывает холловский ток и направляет его в перпендикулярное магнитное поле, которое расположено по оси двигателя. Здесь холловский ток разгоняет частицы по оси магнитного поля и выбрасывает их из сопла.

И если в ионном двигателе ускоряются только положительные ионы, то в холловском двигателе задействовано всё рабочее тело (как положительные ионы, так и отрицательные электроны). Поэтому у холловского двигателя в отличие от ионного нет ограничений по объемному заряду, и он дает более высокую плотность тяги и — соответственно — большее ускорение. В СССР разработка холловских двигателей велась с начала 1960-х годов, а на Западе — с начала 1990-х.

В 1962 году создана первая теоретическая модель и описание холловского двигателя.

В 1972 году состоялось первое испытание холловского двигателя на практике на советском спутнике «Метеор».

Тактико-технические характеристики холловского двигателя:

  • Состояние: применяется на практике
  • Потребляемая мощность: 1,35 .10 кВт
  • Скорость истечения: 10. .50 км/с
  • Тяга: 40…600 мН
  • КПД: 45…60 %
  • Применение: управление ориентацией и положением на орбите искусственных спутников Земли; главный тяговый двигатель автоматической космической станции среднего размера

В настоящее время на орбитальных аппаратах функционирует больше 200 холловских двигателей. Холловский двигатель использовало Европейское космическое агентство для полета к Луне зонда SMART 1.

В ноябре 2014 года в связи с появлением космического объекта 2014-28Е (так называемого российского «убийцы спутников»), высказывались предположения, что он может быть оснащён плазменным двигателем холловского типа.[1]

Двигатель на эффекте Холла — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Схема двигателя на эффекте Холла с протяжённой зоной ускорения

Двигатель на эффекте Холла — разновидность электростатического ракетного двигателя, в котором используется эффект Холла (обеспечивает замкнутый дрейф электронов). При равных размерах с другим типом электростатического ракетного двигателя — ионным, холловский двигатель обладает большей тягой. Двигатели используются на космических аппаратах с 1972 года[1]. Второе название данного двигателя — плазменный ракетный двигатель. Однако зачастую под плазменными двигателями подразумевают все электрические ракетные двигатели.

Устройство

Холловский двигатель состоит из кольцевой камеры между анодом и катодом, вокруг которой расположены магниты. С одной стороны в камеру подаётся рабочее тело, с другой стороны происходит истекание плазмы. Нейтрализация положительного заряда плазмы производится электронами, эмитируемыми с катода.

По принципиальной схеме холловские двигатели делятся на двигатели с анодным слоем (ДАС) и с протяжённой зоной ускорения (СПД).

Работа

Между анодом и катодом обеспечивается разность потенциалов. В кольцевую камеру подаётся рабочее тело (например, ксенон). Под действием электростатического поля ионы разгоняются в осевом направлении. В радиальном направлении действует магнитная сила, которая в соответствии с эффектом Холла приводит к появлению тока в азимутальном направлении (замкнутый дрейф электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях под действием силы Лоренца). Такое движение электронов обеспечивает ионизацию рабочего тела, а также устраняет ограничение по плотности тока, характерное для обычного ионного двигателя, и позволяет достичь относительно высоких значений расхода рабочего тела, и, как следствие, тяги двигателя[2][1].

Применение

Применение холловских двигателей в СССР началось в 1972 году[1]. Их серийное производство налажено в 1982 году[3]. Наиболее современным из этих двигателей является SPT-140, в 2017 году выведший на целевую орбиту спутник Eutelsat 172B[4].

В 2017 году на орбиту запущен спутник VENµS[en] с установленным на нём холловским двигателем нового поколения производства израильской компании «Рафаэль»[5].

См. также

Примечания

Литература

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *