RU2660927C1

RU2660927C1 - Induction-ion engine

Info

Publication number: RU2660927C1
Application number: RU2017133730A
Authority: RU
Inventors: Григорий Григорьевич Волков
Original assignee: Григорий Григорьевич Волков
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-07-11

Abstract

FIELD: engines; physics.

SUBSTANCE: invention relates to transport technology, namely, to engines using an ion flow. For this the inductor consists of electromagnetic coils, successively located on the rod core, and the light reflector (photons) with the source of ionizing radiation are located in the protective housing, to the rear end of which the stop cover is attached, and a frame with a collecting lens is attached to the front end, and thus the effect of the external environment on the induction-ion motor is reduced, as a result of which the life of the induction-ion motor increases. In addition, with the help of a protective housing, the induction-ion engine can be attached to various types of vehicles.

EFFECT: technical result consists in increasing the service life of the induction-ion engine.

8 cl, 2 dwg

Description

Индукционно-ионный двигательInduction ion motor

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к двигателям, использующим поток ионов. Индукционно-ионный двигатель может быть использован в различных видах транспортных средств: наземных, надводных, подводных и воздушных.The invention relates to vehicles, in particular to engines using a stream of ions. Induction-ion engine can be used in various types of vehicles: land, surface, underwater and air.

Известна конструкция ионного двигателя с ионно-оптической системой, в котором ионный двигатель включает в себя корпус ИД, газоразрядную камеру (ГРК), ионно-оптическую систему (ИОС), катод ГРК, анод, катод-нейтрализатор и заземляющий электрод. Корпус ИД выполнен в форме цилиндра с одинаковой толщиной стенок и соединен с заземляющим электродом. ГРК крепится к корпусу в двух местах: через изоляторы на уровне катода ГРК и через изоляторы на уровне ИОС. Крепление ГРК к корпусу ИД с двух противоположных сторон обеспечивает определенную жесткость конструкции, но соединение корпуса ИД с заземляющим электродом, через который передаются нагрузки от ГРК на весь корпус (RU 127511).A known design of an ion engine with an ion-optical system in which the ion engine includes an ID housing, a gas discharge chamber (GRC), an ion-optical system (IOS), a GRC cathode, an anode, a cathode-neutralizer and a ground electrode. The ID housing is made in the form of a cylinder with the same wall thickness and is connected to the ground electrode. The GRK is attached to the housing in two places: through insulators at the level of the GRK cathode and through insulators at the IOS level. The mounting of the GRK to the ID housing from two opposite sides provides a certain structural rigidity, but the connection of the ID housing with the grounding electrode, through which the loads from the GRK to the entire housing are transferred (RU 127511).

Недостатками данного устройства является необходимость повышения требований к жесткости и прочности конструкции корпуса ИД, что, в свою очередь, приведет к увеличению габаритов и массы ИД в целом и ухудшению вибростойкости конструкции, т.е. к снижению надежности.The disadvantages of this device is the need to increase the requirements for rigidity and structural strength of the housing ID, which, in turn, will increase the size and weight of the ID as a whole and the deterioration of vibration resistance of the structure, i.e. to reduce reliability.

Известен ионный двигатель, содержащий высокочастотный источник ионов, включающий в себя диэлектрическую камеру с торцевой перфорированной стенкой-анкером и установленную на анкере обмотку возбуждения высокочастотного поля, а также ионно-оптическую систему, образованную ускоряющим и замедляющим электродами с отверстиями (SU 682150).A known ion engine containing a high-frequency ion source, including a dielectric chamber with a perforated end wall-anchor and a high-frequency field excitation coil mounted on the anchor, as well as an ion-optical system formed by accelerating and slowing electrodes with holes (SU 682150).

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, сложность эксплуатации, содержащей большое количество узлов и деталей, что приводит к увеличению габаритов и массы и снижению надежности.The disadvantages of this device are the complexity of the design, the complexity of operation, containing a large number of components and parts, which leads to an increase in size and weight and a decrease in reliability.

Известен индукционно-ионный двигатель, содержащий индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, обмотки которых подключены к блоку управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения (RU 156193, прототип).Known induction-ion engine containing an inductor of electromagnetic coils sequentially located on the core core, the windings of which are connected to the control unit, the end face of the core core is connected to the convex side of the light reflector, the axis of the core core and the axis of the light reflector are on the same line, and in the focus of the light reflector is placed a source of ionizing radiation (RU 156193, prototype).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, у которой небольшой срок эксплуатации, а также низкие надежность и КПД (коэффициент полезного действия).The disadvantage of this device is the design complexity, which has a short life, as well as low reliability and efficiency (efficiency).

Задачей изобретения является создание эффективного индукционно-ионного двигателя с более продолжительным сроком эксплуатации и с более высоким КПД.The objective of the invention is to provide an effective induction-ion engine with a longer service life and with higher efficiency.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, заключается в том, что упрощены конструкция и обслуживание, уменьшены массогабаритные характеристики индукционно-ионного двигателя, а также повышены его долговечность и надежность благодаря обеспечению компактного монтажа в защитном корпусе и отсутствию движущихся частей. Одновременно увеличена мощность индукционно-ионного двигателя и его КПД, то есть индукционно-ионный двигатель совершает увеличенную работу, поскольку с большей силой отталкивается от токопроводящего канала жидкой или газообразной окружающей среды.The technical result that ensures the solution of the problem lies in the fact that the design and maintenance are simplified, the overall dimensions of the induction-ion motor are reduced, and its durability and reliability are improved due to the compact installation in a protective housing and the absence of moving parts. At the same time, the power of the induction-ion motor and its efficiency are increased, that is, the induction-ion motor does an increased job, since it repels it more strongly from the conductive channel of a liquid or gaseous environment.

Сущность изобретения заключается в том, что индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек, последовательно расположенных на стержневом сердечнике, на обмотки которых поступает сигнал управления, торец стержневого сердечника соединен с выпуклой стороной отражателя света, причем ось стержневого сердечника и ось отражателя света расположены на одной линии, а в фокусе отражателя света размещен источник ионизирующего излучения, отличающийся тем, что индукционно-ионный двигатель дополнительно снабжен защитным корпусом, в задней части которого расположен индуктор из электромагнитных катушек, а в передней части защитного корпуса расположен отражатель света, причем к заднему торцу защитного корпуса прикреплена упорная крышка, а к переднему торцу защитного корпуса прикреплена рама с собирательной линзой.The essence of the invention lies in the fact that the induction-ion motor contains an inductor of electromagnetic coils sequentially located on the core core, to the windings of which a control signal is received, the end face of the core core is connected to the convex side of the light reflector, the axis of the core core and the axis of the light reflector are located on one line, and in the focus of the light reflector there is an ionizing radiation source, characterized in that the induction-ion motor is additionally equipped with a protective Corps, the back of which is the inductor of the electromagnetic coils, and in front of the container body is light reflector, wherein a rear end of the protective cover is attached resistant cover and to the front end of the protective cover is fixed frame with the collecting lens.

Предпочтительно, защитный корпус имеет форму цилиндра, вдоль переднего и заднего края которого расположены отверстия с резьбой под болты.Preferably, the protective housing is in the form of a cylinder, along the front and rear edges of which there are holes with threads for bolts.

Предпочтительно, упорная крышка имеет форму плоского диска с цилиндрическим выступом, который расположен с одной из сторон по краю диска, причем в выступе имеются отверстия под болты.Preferably, the thrust cover is in the form of a flat disk with a cylindrical protrusion, which is located on one side on the edge of the disk, and there are holes for bolts in the protrusion.

Предпочтительно, в раме расположена собирательная линза плоско-выпуклой формы, причем плоская сторона линзы обращена к источнику ионизирующего излучения, а выпуклая - наружу.Preferably, a collective convex-shaped lens is disposed in the frame, the flat side of the lens facing the ionizing radiation source and the convex outward.

Предпочтительно, рама имеет форму плоского кольца с цилиндрическим выступом, который расположен с одной из сторон на наружном крае кольца, причем в выступе имеются отверстия под болты.Preferably, the frame is in the form of a flat ring with a cylindrical protrusion, which is located on one side on the outer edge of the ring, with bolt holes in the protrusion.

Предпочтительно, упорная крышка и рама, в которой расположена собирательная линза, прикреплены к торцам защитного корпуса с помощью болтов.Preferably, the thrust cover and the frame in which the collective lens is located are attached to the ends of the protective housing by means of bolts.

Предпочтительно, собирательная линза изготовлена из кварцевого стекла или другого материала, пропускающего ионизирующее излучение.Preferably, the collective lens is made of silica glass or other material that transmits ionizing radiation.

Предпочтительно, в защитном корпусе имеется отверстие, через которое подается электропитание на электромагнитные катушки и источник ионизирующего излучения.Preferably, there is an opening in the protective housing through which power is supplied to the electromagnetic coils and the ionizing radiation source.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема индукционно-ионного двигателя, вид сбоку в разрезе, на фиг. 2 изображена схема работы индукционно-ионного двигателя.In FIG. 1 shows a structural diagram of an induction ion engine, a side view in section, in FIG. 2 shows a diagram of the operation of an induction ion engine.

Индукционно-ионный двигатель содержит индуктор из электромагнитных катушек 1, последовательно расположенных на стержневом сердечнике 2, обмотки которых подключены к блоку управления 3. Один торец стержневого сердечника 2 соединен с выпуклой стороной отражателя 4 света (фотонов) таким образом, чтобы ось стержневого сердечника 2 и ось отражателя 4 света лежали на одной линии. В фокусе отражателя 4 света размещен источник 5 ионизирующего излучения, подключенный к источнику питания (не изображен). Отражатель 4 и источник 5 ионизирующего излучения образуют ионно-оптическую систему двигателя. Индукционно-ионный двигатель дополнительно снабжен защитным корпусом 6, в задней части которого расположен индуктор из электромагнитных катушек 1, последовательно расположенных на стержневом сердечнике 2, а в передней части защитного корпуса 6 расположен отражатель 4 света (фотонов), в фокусе которого размещен источник 5 ионизирующего излучения, причем к заднему торцу защитного корпуса 6 прикреплена упорная крышка 7, а к переднему торцу защитного корпуса 6 прикреплена рама 8 с собирательной линзой 9.The induction-ion engine contains an inductor of electromagnetic coils 1 sequentially located on the core core 2, the windings of which are connected to the control unit 3. One end of the core core 2 is connected to the convex side of the light reflector 4 (photons) so that the axis of the core core 2 and the axis of the light reflector 4 lay in one line. At the focus of the light reflector 4 is placed an ionizing radiation source 5 connected to a power source (not shown). The reflector 4 and the ionizing radiation source 5 form the ion-optical system of the engine. The induction-ion engine is additionally equipped with a protective housing 6, in the rear of which there is an inductor of electromagnetic coils 1 sequentially located on the core core 2, and in front of the protective housing 6 there is a reflector 4 of light (photons), in the focus of which is placed an ionizing source 5 radiation, moreover, a thrust cover 7 is attached to the rear end of the protective housing 6, and a frame 8 with a collective lens 9 is attached to the front end of the protective housing 6.

Форма отражателя 4 света (фотонов) выполняется плавно вогнутой и может быть выполнена полусферической, параболической или иной другой формы, пригодной для создания направленного потока света (фотонов).The shape of the light reflector 4 (photons) is smoothly concave and can be made hemispherical, parabolic or any other shape suitable for creating a directed flow of light (photons).

На стержневом сердечнике 2 последовательно может быть расположено от трех и более одинаковых электромагнитных катушек 1.On the core core 2 can be sequentially located from three or more identical electromagnetic coils 1.

В качестве блока 3 управления для последовательного подключения и отключения напряжения при подаче сигнала управления на обмотки электромагнитных катушек 1 индуктора может быть использовано устройство, которое последовательно подключает и отключает постоянное напряжение от обмоток электромагнитных катушек 1 индуктора или может быть использован источник переменного многофазного тока.As a control unit 3 for sequentially connecting and disconnecting a voltage when applying a control signal to the windings of the electromagnetic coils 1 of the inductor, a device can be used that sequentially connects and disconnects the DC voltage from the windings of the electromagnetic coils 1 of the inductor or an alternating multiphase current source can be used.

Защитный корпус 6 имеет форму цилиндра, вдоль переднего и заднего края которого расположены отверстия 11 с резьбой под болты 10. Упорная крышка 7 имеет форму плоского диска с цилиндрическим выступом, который расположен с одной из сторон по краю диска, причем в выступе имеются отверстия 12 под болты 10. В раме 8 расположена собирательная линза 9 плоско-выпуклой формы, причем плоская сторона линзы 9 обращена к источнику 5 ионизирующего излучения, а выпуклая - наружу. Рама 8 имеет форму плоского кольца с цилиндрическим выступом, который расположен с одной из сторон на наружном крае кольца, причем в выступе имеются отверстия 13 под болты 10. Упорная крышка 7 и рама 8, в которой расположена собирательная линза 9, прикреплены к торцам защитного корпуса 6 с помощью болтов 10. Собирательная линза 9 изготовлена из кварцевого стекла или другого материала, пропускающего ионизирующее излучение. В защитном корпусе 6 имеется отверстие 14, через которое подается электропитание на электромагнитные катушки 1 и источник 5 ионизирующего излучения.The protective housing 6 has the shape of a cylinder, along the front and rear edges of which there are holes 11 with threads for the bolts 10. The thrust cover 7 has the form of a flat disk with a cylindrical protrusion, which is located on one side along the edge of the disk, and there are holes 12 under bolts 10. In the frame 8 is a collective lens 9 of a flat convex shape, the flat side of the lens 9 facing the ionizing radiation source 5, and convex outward. The frame 8 has the form of a flat ring with a cylindrical protrusion, which is located on one side on the outer edge of the ring, and in the protrusion there are holes 13 for bolts 10. The stop cover 7 and the frame 8, in which the collective lens 9 is located, are attached to the ends of the protective case 6 using bolts 10. The collecting lens 9 is made of quartz glass or other material that transmits ionizing radiation. In the protective housing 6 there is an opening 14 through which power is supplied to the electromagnetic coils 1 and the ionizing radiation source 5.

На фиг. 2 обозначены параметры, характеризующие работу индукционно-ионного двигателя:In FIG. 2 the parameters characterizing the operation of the induction-ion engine are indicated:

15 - Последовательность подключения и отключения блоком 3 постоянного напряжение от обмоток электромагнитных катушек 1 индуктора, показанная римскими цифрами I, II, III.15 - The sequence of connecting and disconnecting unit 3 constant voltage from the windings of the electromagnetic coils 1 of the inductor, shown in Roman numerals I, II, III.

16 - Вектор течения тока в электромагнитной катушке 1.16 - The current flow vector in the electromagnetic coil 1.

17 - Вектор "бега" магнитного поля индуктора (катушек 1).17 - Vector "run" of the magnetic field of the inductor (coils 1).

18 - Вектор течения индукционных токов в токопроводящем канале 19 среды (жидкой или газообразной).18 - The flow vector of induction currents in the conductive channel 19 of the medium (liquid or gaseous).

19 - Направленный поток ионизирующего излучения, т.е. токопроводящий канал в жидкой или газообразной окружающей среде.19 - Directional flow of ionizing radiation, i.e. conductive channel in a liquid or gaseous environment.

20 - Вектор магнитного поля индукционных токов в текучей среде.20 - Vector of the magnetic field of induction currents in a fluid.

21 - Вектор магнитного поля индуктора (катушек 1).21 - Vector of the magnetic field of the inductor (coils 1).

22 - Вектор движения жидкой или газообразной ионизированной среды в токопроводящем канале 19.22 - The motion vector of a liquid or gaseous ionized medium in a conductive channel 19.

23 - Вектор движения индукционно-ионного двигателя.23 - Motion vector of an induction ion engine.

Индукционно-ионный двигатель работает следующим образом.Induction-ion engine operates as follows.

Принцип работы индукционно-ионного двигателя основан на электромагнитном взаимодействии узла индуктора 1-3 с токопроводящим каналом 19 жидкой или газообразной среды.The principle of operation of the induction-ion motor is based on the electromagnetic interaction of the inductor 1-3 assembly with the conductive channel 19 of a liquid or gaseous medium.

Отражатель 4 света (фотонов), в фокусе которого расположен источник 5 ионизирующего излучения, подключенный к источнику питания, создает в текучей жидкой или газообразной среде направленное ионизирующее излучение, которое ионизирует атомы и молекулы текучей среды. В результате, в жидкой или газообразной среде создается токопроводящий канал 19 (поток ионизирующего излучения). Блок 3 управления, к которому подключены обмотки электромагнитных катушек 1 индуктора, последовательно, начиная с обмотки электромагнитной катушки 1, которая расположена дальше всех от отражателя 4 света (фотонов), подключает и отключает постоянное напряжение от обмоток электромагнитных катушек 1 индуктора, в результате в индукторе образуется постоянное "бегущее" магнитное поле 17, которое "бежит" к токопроводящему каналу 19 среды. A light (photon) reflector 4, in the focus of which an ionizing radiation source 5 is connected to a power source, generates directed ionizing radiation in a liquid or gaseous medium that ionizes atoms and molecules of the fluid. As a result, a conductive channel 19 (a stream of ionizing radiation) is created in a liquid or gaseous medium. The control unit 3, to which the windings of the electromagnetic coils 1 of the inductor are connected, sequentially, starting from the windings of the electromagnetic coils 1, which is located farthest from the light reflector 4 (photons), connects and disconnects the constant voltage from the windings of the electromagnetic coils 1 of the inductor, resulting in the inductor a constant "running" magnetic field 17 is formed, which "runs" to the conductive channel 19 of the medium.

В результате энергия магнитного поля в токопроводящем канале 19 среды возрастает. Возрастание энергии магнитного поля приводит к тому, что в токопроводящем канале 19 среды возникают индукционные токи 18 такого направления, что они своим магнитным полем 20 противодействуют нарастанию энергии магнитного поля 21. Магнитное поле 20 индукционных токов взаимодействует с "бегущим" магнитным полем 17 индуктора.As a result, the energy of the magnetic field in the conductive channel 19 of the medium increases. An increase in the magnetic field energy leads to the appearance of induction currents 18 in such a direction that they, with their magnetic field 20, counteract the increase in the energy of the magnetic field 21. The magnetic field 20 of the induction currents interacts with the "running" magnetic field 17 of the inductor.

Линза 9 собирает ионизирующее излучение (поток 19 ионизирующего излучения) в пучок, тем самым увеличивается количество фотонов и количество ионов окружающей текучей среды в единице объема. Линза 9 при этом защищает источник ионизирующего излучения от воздействия окружающей внешней среды.Lens 9 collects ionizing radiation (ionizing radiation stream 19) into a beam, thereby increasing the number of photons and the number of ions of the surrounding fluid per unit volume. Lens 9 at the same time protects the source of ionizing radiation from exposure to the external environment.

В результате такого взаимодействия происходит взаимное отталкивание "бегущего" магнитного поля 17 индуктора от магнитного поля 20 индукционных токов 18. И таким образом сердечник 2 индуктора одним концом отталкивается от токопроводящего канала 19 жидкой или газообразной среды, а противоположным концом сердечник 2 упирается в упорную крышку 7, которая прикреплена к заднему торцу защитного корпуса 6.As a result of this interaction, the “running” magnetic field 17 of the inductor is mutually repelled from the magnetic field 20 of the induction currents 18. And thus, the core of the inductor 2 is repelled at one end from the conductive channel 19 of the liquid or gaseous medium, and the opposite end of the core 2 abuts against the stop cover 7 , which is attached to the rear end of the protective housing 6.

Из изложенного выше видно, что упрощены конструкция и обслуживание изделия, а также повышены долговечность и надежность индукционно-ионного двигателя благодаря обеспечению компактного монтажа в защитном корпусе и отсутствию движущихся частей.From the above it is seen that the design and maintenance of the product are simplified, and the durability and reliability of the induction-ion motor are improved due to the compact installation in a protective housing and the absence of moving parts.

Одновременно увеличена полезная мощность индукционно-ионного двигателя и его КПД за счет того, что сила электромагнитного взаимодействия между электромагнитным полем токопроводящего канала среды и "бегущим" полем индуктора, то есть индукционно-ионный двигатель совершает увеличенную работу, поскольку с большей силой отталкивается от токопроводящего канала жидкой или газообразной окружающей среды.At the same time, the useful power of the induction-ion motor and its efficiency are increased due to the fact that the force of electromagnetic interaction between the electromagnetic field of the conductive channel of the medium and the "running" field of the inductor, that is, the induction-ion motor does an increased job, because it repels with greater force from the conductive channel liquid or gaseous environment.

Claims

1. An induction-ion motor containing an inductor of electromagnetic coils sequentially located on the core core, to the windings of which a control signal is supplied, the end face of the core core is connected to the convex side of the light reflector, the axis of the core core and the axis of the light reflector are in line an ionizing radiation source is placed at the focus of the light reflector, characterized in that the induction-ion motor is additionally equipped with a protective housing, in the rear of which olozhen inductor of electromagnetic coils, and in front of the container body is light reflector, wherein a rear end of the protective cover is attached resistant cover and to the front end of the protective cover is fixed frame with the collecting lens.

2. The induction-ion engine according to claim 1, characterized in that the protective housing has the shape of a cylinder, along the front and rear edges of which there are holes with threads for bolts.

3. The induction-ion engine according to claim 1, characterized in that the thrust cover is in the form of a flat disk with a cylindrical protrusion, which is located on one side on the edge of the disk, and there are holes for bolts in the protrusion.

4. The induction ion engine according to claim 1, characterized in that the collective lens is located in the frame of a plano-convex shape, the flat side of the lens facing the source of ionizing radiation, and convex outward.

5. The induction ion engine according to claim 1, characterized in that the frame is in the form of a flat ring with a cylindrical protrusion, which is located on one side on the outer edge of the ring, and there are holes for bolts in the protrusion.

6. The induction-ion engine according to claim 1, characterized in that the thrust cover and the frame in which the collective lens is located are attached to the ends of the protective housing by means of bolts.

7. The induction ion engine according to claim 1, characterized in that the collective lens is made of quartz glass or other material that transmits ionizing radiation.

8. The induction-ion engine according to claim 1, characterized in that the protective casing has an opening through which power is supplied to the electromagnetic coils and the ionizing radiation source.