Bu protokolün amacı 100 kilowatt sınıfı uygulamalı alan manyetoplazmadinamik itici ve göreceli deney yöntemi tasarımı tanıtmaktır. Manyetoplazmadinamik itici, yani MPD itici, tipik bir elektrik hızlandırıcısıdır. Yüksek özgül itiş gücü ve yüksek itici yoğunluğu ile bilinir ve gelecekteki yüksek güçlü uzay görevlerimizdeki ana itici gücümüzün birincil adayları olarak kabul edilir.
Bu makalede, 100 kilowatt sınıfı uygulamalı alan MPD itici, göreceli bir itici deney tutmak için gerekli deney sistemleri ve bu deneyi bitirmek için operasyon adımları bir tasarım tanıtacak. İtici tasarımı. İtici esas olarak anod, katot ve yalıtkan oluşur.
Anod, minimum iç çapı 60 milimetre olan, silindiri farklı bir meme ile bakırdan yapılmıştır. Katot tantal tungsten dokuz itici kanal ile inşa edilmiştir, dış çapı 16 milimetre olan. Sol tarafta içi boş bir katot konektörü var.
İtici konektörün merkezinden akar ve içi boş katota ulaşır. Katot tabanının içinde dokuz silindirik kanala bağlanan büyük bir oyuk vardır. Boşluk dokuz kanalda itici dağılımının düzgünlüğünü artırmak için bir tampon görevi görür.
Katot, katot konektörü etrafında kurulu bir anüler bakır blok ile elektrik kablosuna bağlanır. Itici ana gövdesinin yanı sıra, mpd itici çalışması için harici manyetik bobin de gereklidir. Bobin, hem elektrik akımı hem de soğutma suyu için geçiş görevi gören 288 döner daire bakır borulardan oluşur.
Bobinin iç çapı 150 milimetre, dış çapı ise 500 milimetredir. Merkezdeki en yüksek alan gücü 0.25 telsa'dır. Deney sistemi.
Deney sistemi, esas olarak altı alt sistemi içeren deney için gerekli koşulları sağlar. İlk olarak, vakum sistemi itici için gerekli vakum ortamını sağlar. Ve odanın çapı üç metre, uzunluğu ise iki metredir.
Ortam basıncı 0.01 pascal altında koruyabilir. İkincisi, güç kaynağı sistemi. Güç kaynağı sistemi ateşleme güç kaynağı, itici güç kaynağı, bobin güç kaynağı ve kablolardan oluşur.
Ateşleme güç kaynağı sekiz kilovolt veya 15 kilovolt deşarj gerilimi sağlayabilir. İtici güç kaynağı 1.000 amper kadar doğru akım sağlar. Bobin güç kaynağı 240 amper kadar doğru akım sağlar.
Üçüncüsü, iticiler için gaz iticisini besleyen itici besleme sistemidir. Bu sistem ağırlıklı olarak gaz kaynağı, kütle akış hızı denetleyicisi ve gaz besleme boru hatlarını içerir. Dördüncüsü, itici, manyetik bobin ve güç kaynaklarının ekstra ısı değişimi için yüksek basınçlı su sağlayan su soğutma sistemidir.
Daha sonra, itici çalışma koşullarının sinyallerini kaydedip diğer sistemleri kontrol edebilen satın alma ve kontrol sistemidir. Sonuncusu, itme kuvvetini ölçmek için kullanılabilecek hedef itme ölçüm sistemidir. Hedef itme standı esas olarak plaka hedef, ince ışın, deplasman sensörü, destek çerçevesi, eksenel hareketli platform ve radyo hareketli platform oluşur.
Plazma hedef tarafından engellenebilir ve hedef plazma tarafından itilir. Hedefin yer değiştirmesi, hedefin arkasına yerleştirilen sensör le ölçülebilir. Bu şekilde, itme değerlendirmek olabilir.
Deneye hazırlık. İtici yi tonuyla. Temiz bir odada alkol ile itici bileşenleri silin.
Anoşu yalıtkanla birleştirin. Katot, katot tutucu ve katot konektörü bir araya getirin. Katot kısmını anod kısmına ekleyin.
Orta konektörü montaja törleyin ve vidalarla düzeltin. Forklift ile deney platformunda bobin koltuğunu kurun. Deney platformlarını vakum odasının kılavuz rayı üzerine yerleştirin.
İticiyi bobinin üzerine titretin. Anodu ve katodu ilgili elektrik kablolarıyla bağlayın. Manyetik bobini bobin güç kaynağına bağla.
Su soğutma boruları ve itici ile itici besleme borusu katılın. Bobin ile su soğutma boruları katılın. Oda nın içine hareketli platform yükleyin ve üzerinde itme standı ana gövdesi düzeltmek.
İticinin merkez hattını ve hedefin birbirleri ile kabul etmesini sağlamak için hareketli platformun konumunu ayarlayın. O zaman itme standında işbirliği yapacağız. İlk olarak, işbirliği cihazına farklı ağırlıklar yükleyin ve itme standının ilgili çıktısını kaydedin.
İşlemi en az üç kez tekrarlayın. Daha sonra kalibrasyon verilerine göre itme standının elastik katsayısını hesaplayabiliriz. Vakum odasını vakumla.
Odanın kapısını kapatın. Mekanik pompaları çalıştırın. Odadaki arka plan basıncı beş pascal'dan düşük olduğunda moleküler pompaları çalıştırın.
Haznedeki arka plan basıncı 0,05 pascal'dan düşük olduğunda kriyojenik pompaları çalıştırın. Basıncın eksi dört pascal'ın gücüne 10'a ulaşmasını bekleyin. Ateşleme ve itme ölçüm deneyi.
İtici havaya maruz kaldıysa iticiyi önceden ısıtmalıyız. Sinyali kaydetmeye başla. Itici kütle akış hızını 40 miligram olarak ayarlayın ve en az 20 dakika tedarik etmeye devam edin.
Soğutma suyu teminini açın. 10 hertz anod ve katot su soğutma pompaları çalışma frekansı ayarlayın. İtme standını iticiden uzak pozisyona taşıyın.
90 amper bobin akımı ile bobin güç kaynağını açın. 240 amperde deşarj akımı ile itici güç kaynağını açın. Ateşleme güç kaynağını açın.
İticien az beş dakika çalışır tutun. İtici güç kaynağını ve itici beslemeyi kapatın. Yeniden kodlamayı durdurun.
Ön ısıtmadan sonra itme ölçümü yapabiliriz. İtme standını iticiden 550 milimetre uzaklıktaki pozisyona taşıyın. Sinyali kaydetmeye başla.
Yakıt tedarikine başlayın. 90 amper bobin akımı ve 240 amper deşarj akımı ile itici tutuşturur. Bobin akımını 90 amper'e yükseltin.
Daha sonra, 800 amper deşarj akımı nı artırmak. Daha sonra bobin akımını 230 amper'e yükseltin. İtme standının çıkışı sabitolduğunda itici kuvveti kapatın.
İticinin tedarikini durdurun. Yeniden kodlamayı durdurun. Temsili sonuçlar.
Deneylerde, deşarj akımını, itici kütle akış hızını ve uygulanan manyetik alanı kontrol ediyoruz. Daha sonra güç, özel impuls ve itme verimliliği gibi diğer performans parametresini alabileceğimiz deşarj gerilimi ve itme kuvvetinin değerini ölçeriz. Bu şekilde tipik bir deşarj gerilimi sinyali gösterilmiştir.
Güç kaynağını çalıştırdıktan sonra, nötr itici yi kırmak için itici üzerinde yüksek voltaj kullanılacaktır. Ateşlemeden sonra, voltaj sürekli bir değere eğilimleri ve temelde sabit tutar. O zaman ateşlemenin başarılı olduğunu söyleyebiliriz.
Tipik bir itme ölçüm sonucu bu şekilde gösterilir. Itici noktasının sinyalini, sıfır itme noktası olarak kabul edilen itici beslemeden önce kaydetmeye başlıyoruz. İtici tedarik ettikten sonra hafif bir itiş gücü olacak.
Ateşlemeden sonra büyük bir salınım olacak. Sonra itme sabit bir değer eğilimindedir. Değeri 50 milinewton olan hedefin termal deformasyonu nedeniyle sıfır sürüklenme olacaktır.
Sürüklenme sonucu oluşan hata %1'den fazla değildir Bu rakam yarım saatlik çalışma devam ı sırasında deşarj özelliklerini gösterir. İticinin ateşlemeden sonra hızla sabit bir şekilde sabit hale geldiğini ve bu dönemde gerilimin çok stabil olduğunu finanse ediyoruz. Bu şekil, deneylerden önce ve sonra tantal tungsten içi boş katot görünüm değişiklikleri gösterir.
Toplam deneme süresi 10 saatten fazladır. Katotun dış yüzeyinde eşit olarak eşit olarak dağıtılan hafif bir erozyon bulabiliriz, bu da iticinin 10 saatten çok daha uzun bir süre çalışma potansiyeline sahip olduğu anlamına gelir. Çalışmaya devam testinden sonra, iticinin 50 ila 100 kilowatt güç aralığındaki performansını araştırdık.
En iyi performans 99.5 kilowatt'ta elde edilirken, itme kuvveti 3,052 milinewton'dur. Özgül impuls 4, 359 saniyedir ve itme verimi %67'dir. İtici en iyi performansa ulaştığında arka plan basıncının 0,2 pascal olduğu dikkat çekicidir. Ölçülen performans, yüksek basıncın etkisiyle gerçek değerden daha yüksek olabilir.
Test edici tantal tungsten yapılır ve operasyon direncigösterir. Gaz gücü 100 kilowatt 3, 050 milinewton bir itme ile, 4, 300 saniye özgü itiş ve% 67 verimliliği
