[go: up one dir, main page]

FI91100B - Collective ion accelerator propulsion device - Google Patents

Collective ion accelerator propulsion device Download PDF

Info

Publication number
FI91100B
FI91100B FI891966A FI891966A FI91100B FI 91100 B FI91100 B FI 91100B FI 891966 A FI891966 A FI 891966A FI 891966 A FI891966 A FI 891966A FI 91100 B FI91100 B FI 91100B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
ion
collective
anode
thrust
propellant
Prior art date
Application number
FI891966A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI91100C (en
FI891966L (en
FI891966A0 (en
Inventor
Urpo Tapio Haeyrinen
Original Assignee
Urpo Tapio Haeyrinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Urpo Tapio Haeyrinen filed Critical Urpo Tapio Haeyrinen
Priority to FI891966A priority Critical patent/FI91100C/en
Publication of FI891966A0 publication Critical patent/FI891966A0/en
Priority to GB9007131A priority patent/GB2235332B/en
Priority to DE4013021A priority patent/DE4013021A1/en
Publication of FI891966L publication Critical patent/FI891966L/en
Application granted granted Critical
Publication of FI91100B publication Critical patent/FI91100B/en
Publication of FI91100C publication Critical patent/FI91100C/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03HPRODUCING A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03H1/00Using plasma to produce a reactive propulsive thrust
    • F03H1/0037Electrostatic ion thrusters
    • F03H1/005Electrostatic ion thrusters using field emission, e.g. Field Emission Electric Propulsion [FEEP]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/40Arrangements or adaptations of propulsion systems
    • B64G1/411Electric propulsion
    • B64G1/413Ion or plasma engines
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H3/00Production or acceleration of neutral particle beams, e.g. molecular or atomic beams
    • H05H3/02Molecular or atomic-beam generation, e.g. resonant beam generation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Description

9110091100

KOLLEKTIIVISELLA IONIKIIHDYTTIMELLÄ TOIMIVA TYÖNTÖVOIMALAITECOLLECTIVE ION ACCELERATOR THRUST

Keksinnön kohteena on lähinnä avaruusaluksiin ja lentokoneisiin soveltuva sähköinen työntövoimalaite ja sen teholähde. Työntövoiman aikaansaanti avaruudessa perustuu Newtonin kol-menteen lakiin, F = ma, jossa m on mukana kuljetettava ulos-heitettävä massa ja a sen kiihtyvyys.The invention relates mainly to an electric propulsion device suitable for spacecraft and aircraft and to its power supply. The generation of thrust in space is based on Newton's third law, F = ma, where m is the mass to be transported out and a is its acceleration.

Suuren massan kuljettaminen mukana rajoittaa suuresti avaruusaluksen suorituskykyä ja matkan pituutta, joka ilmenee liikemäärien säilyttämisen laista, joka pätee kaikenlaisille raketeille tai vastaaville Mr * vr = Mp * vp, jossa aluksen liikemäärä on yhtälön vasemmalla puolella ja ulosheitettävän ajoaineen liikemäärä oikealla puolella. Siis jos ajoaineen massalle Mp saadaan suuri nopeus vp, niin tietyn aluksen liikemäärän kehittämiseen tarvitaan vähemmän ajoainetta. Kemiallisilla rakettimoottoreilla ajoaineen purkautumisno-peudet ovat luokkaa 4...5 km/s. ja kehittyneillä ionirake-teilla jopa 1000 km/s.Carrying a large mass greatly limits the spacecraft's performance and distance, as evidenced by the law of motion retention applicable to all types of rockets or the like Mr * vr = Mp * vp, where the ship's momentum is on the left side of the equation and the propellant's momentum is on the right side. Thus, if a high velocity vp is obtained for the propellant mass Mp, then less propellant is needed to develop the momentum of a given vessel. With chemical rocket engines, the release rates of the propellant are of the order of 4 ... 5 km / s. and with advanced ion granules up to 1000 km / s.

Toisaalta ionimoottorin suuri purkautumisnopeus ja työntövoima merkitsevät suurta tehontarvetta ja mutta ei välttämättä suurta energiaa, jos moottori toimii sysäysperiaatteella. Kehittyneen ionimoottorin suuri sähkötehontarve voidaan tyydyttää ydinreaktorin tai suljetun plasma MHD-generaattorin avulla.On the other hand, the high discharge rate and thrust of an ion motor mean a high power requirement and but not necessarily a high energy if the motor operates on the thrust principle. The high electrical power demand of an advanced ion engine can be met by a nuclear reactor or a closed plasma MHD generator.

Monissa aikaisemmin esitetyissä ionimoottorikeksinnöissä kuten seuraavissa patenteissa: EP 0132065, PCT W0 88/08488, DE 2052014, DE 3728011 ja US 3956666 ionien kiihdytys perustuu nk. tavanomaiseen ionimoottoriin, jossa suoraan kiihdytetään ioneja suhteellisen pienellä sähkökentän voimakkuudella, jolloin rajoittavana tekijänä on nk. läpilyöntijännite Ug - 100 kV, jota rajoittaa avaruusvaraus ja tehollinen ionivirta I jää pieneksi (mA-luokka) sekä työntövoima F < 1 N. (F = 2 UI/vp). Kuva 1.In many previously disclosed ion motor inventions, such as the following patents: EP 0132065, PCT WO 88/08488, DE 2052014, DE 3728011 and US 3956666, the acceleration of ions is based on a so-called conventional ion motor, in which ions are directly accelerated by a relatively low electric field strength. - 100 kV, which is limited by space charge and the effective ion current I remains small (mA class) and the thrust F <1 N. (F = 2 UI / vp). Figure 1.

Tällaista pienitehoista moottoria voidaan käyttää lähinnä satelliittien ratakorjauksiin, joissa työntövoimatarve on satojen mN:n luokkaa, (esim. UK-10 ja UK-25, jotka ovat Kaufman-tyyppisiä ionimoottoreita).Such a low-power motor can be used mainly for satellite orbit repairs, where the need for thrust is in the order of hundreds of mN, (e.g. UK-10 and UK-25, which are Kaufman-type ion motors).

2 Näistä syistä johtuen olen keksinyt uuden tavan kehittää suuria työntövoimia sähköisin menetelmin pienellä ajoainesyötöllä, johon liittyy myöskin tarvittava teholähde suljettu plasma MHD-generaat-tori.For these two reasons, I have invented a new method to generate large thrust with a small electronic methods ajoainesyötöllä, involving also the required power of the plasma source enclosed MHD generator-rotor.

Keksintöni perustuu ydinfysiikassa käytettävään kollektiiviseen ionikiihdyttimeen, jolla ionimassa voidaan kiihdyttää erittäin suuriin nopeuksiin (n. 0,01 c) suur-sähkökenttäemissiota (n. 10^ V/m) hyväksikäyttäen, jolloin kehittyy suuri työntövoima pienellä ajoainesyötöllä (F = rrip * Vp) , jota tarvitaan esim. aluksen noustessa planeetan pinnalta. Kuva 3. Periaatteessa voidaan kehittää tarvittavan suuria työntövoimia jos sähkötehoa on riittävästi käytettävissä.My invention is based on a collective ion accelerator used in nuclear physics, with which the ion mass can be accelerated to very high velocities (approx. 0.01 c) by utilizing a large electric field emission (approx. which is needed, for example, when a ship rises from the surface of the planet. Figure 3. In principle, the required large thrust forces can be developed if sufficient electrical power is available.

Kollektiivisella ionikiihdyttimellä voidaan synnyttää suurivirtai-sia ionipulsseja, joiden energia on muutama MeV/ydin ja huippuvirrat 1... 100 kA. Purkautuvat hiukkaset voivat olla ionisoituneita atomeja, molekyylejä, pölyä, varattuja kolloidisia hiukkasia tai nestepisaroita.With a collective ion accelerator, high-current ion pulses with an energy of a few MeV / core and peak currents of 1 ... 100 kA can be generated. The discharged particles can be ionized atoms, molecules, dust, charged colloidal particles, or liquid droplets.

Tällaista kollektiivista kiihdytintä voidaan käyttää suurivir-taisena ionilähteenä ja ionimoottorina avaruusaluksissa, lentokoneissa, veneissä, laivoissa, autoissa yms. sekä mm. plasma magnetohydrodynaamisen (MHD-) generaattorin ionilähteenä.Such a collective accelerator can be used as a high-current ion source and ion engine in spacecraft, airplanes, boats, ships, cars, etc., as well as e.g. plasma as an ion source of a magnetohydrodynamic (MHD-) generator.

Tällainen kulkuneuvo on erittäin ympäristöystävällinen.This type of vehicle is very environmentally friendly.

Tämän toteuttamiseksi keksinnölleni on tunnusomaista, se mikä käy ilmi patenttivaatimusten kohdasta 1.To achieve this, my invention is characterized by what is apparent from claim 1.

Kuva 1 on yksinkertaistettu piirros tavanomaisesta ionilähteestä, jossa rajoituksena on avaruusvaraus ja läpilyöntijännite VB.Figure 1 is a simplified drawing of a conventional ion source constrained by space charge and breakdown voltage VB.

P on plasma alue, f on katodi, 2 on anodi,' I on ionisuihku ja Va on anodin potentiaali.P is the plasma region, f is the cathode, 2 is the anode, I is the ion beam and Va is the anode potential.

Kuva 2 esittää anodin potentiaalin riippuvuutta z-akselin koordinaatista kuvassa 1.Figure 2 shows the dependence of the anode potential on the z-axis coordinate in Figure 1.

Kuva 3 on yksinkertaistettu kuvaus kollektiivisesta ionikiihdytti-mestä, jossa 1 on katodi, 2. on anodi, I on relativistinen elektroni-suihku, IREB, P on plasma alue, joka on syntynyt IREBrn lävistäessä vaellus-putken 2, joka on täytetty injektoidulla kaasupilvellä. VQFigure 3 is a simplified description of a collective ion accelerator where 1 is a cathode, 2. is an anode, I is a relativistic electron beam, IREB, P is the plasma region generated by IREB passing through a migratory tube 2 filled with an injected gas cloud. VQ

on katodin potentiaali anodin suhteen.is the potential of the cathode with respect to the anode.

|] 91100 ) 3|] 91100) 3

Kuva 4 esittää anodin potentiaalin riippuvuutta z-akselin koordinaatista kuvassa 3. E on sähkökentän voimakkuus. Negatiivinen potentiaa-livalli (katkoviiva) siirtyy ionikimpun mukana ja vaikuttaa kiihdyttävänä elektrodina tai virtuaalisena katodina positiivisille ioneille. Kuva 5 esittää yhtä mahdollista käyttösovellutusta keksinnölle: avaruusalusten tai vastaavien työntövoimalaite.Figure 4 shows the dependence of the anode potential on the z-axis coordinate in Figure 3. E is the electric field strength. The negative potential potential (dashed line) moves with the ion bundle and acts as an accelerating electrode or virtual cathode for the positive ions. Figure 5 shows one possible application of the invention: a propulsion device for spacecraft or the like.

Kuva 6 on yksinkertaistettu kaavio suurjännite pulssigeneraattorista, joka toimii IREB diodin ja ionisuihkun suuritehoisena sähköläh-teenä, jossa T on GTO tai vastaava kytkin, D on energian palautus-diodi, C:t ovat kondensaattoreita, L:t ovat induktansseja ja M on kaksoisresonanssi pulssimuuntaja.Figure 6 is a simplified diagram of a high voltage pulse generator serving as a high power power source for an IREB diode and an ion beam, where T is a GTO or equivalent switch, D is an energy recovery diode, C is a capacitor, L is an inductance and M is a double resonant pulse .

Kollektiivinen ionikiihdytin perustuu kylmäkatodiputkeen, jossa katodin ja anodin välinen hyvin suuri hetkellinen tasajännite tekee anodin positiiviseksi katodin suhteen. Katodin muodostaa hyvin terä- · vä piikki tai putki tai joukko niitä. Näin siksi, että saataisiin hyvin suuri sähkökentän voimakkuus katodin ja anodin välille, luokkaa 1 MV/mm. Tällöin saadaan aikaan elektroniemissio kylmältä katodilta, joka noudattaa Fowler-Nodheimin virrantiheyslakia.The collective ion accelerator is based on a cold cathode tube, where a very high instantaneous DC voltage between the cathode and the anode makes the anode positive for the cathode. The cathode is formed by a very sharp spike or tube or a set of them. This was done in order of obtaining a very high electric field strength between the cathode and the anode, in the order of 1 MV / mm. This results in electron emission from a cold cathode that follows the Fowler-Nodheim current density law.

Tätä nimitetään kenttäemissioksi tai kylmäkatodiemissioksi.This is called a field emission or a cold cathode emission.

Jos anodin ja katodin välimatka diodissa on 12 mm ja anodiaukon halkaisija 25 mm, tarvitaan vähintään miljoonan voltin eli 1 MV kiihdytys jännite kenttäemission aikaansaamiseksi, jolloin elektronivirta voi olla luokkaa 30 kA ja elektronisuihkun nopeus lähellä valon nopeutta. Tästä johtuen puhutaan intensiivisestä relativistisestiseen nopeuteen kiihdytetystä elektronisuihkusta eli lyhenteenä IREB. Tarvittava lyhytkestoinen kiihdytysjännite on parasta kehittää suuritehoisella kevyellä ilmasydämisellä suurjännite pulssimuuntajalla tai vastaavalla, jota syötetään kytkinlaitteen avulla matalammasta tasajännitteestä, joka saadaan esim. suljetusta plasma MHD-generaat-torista. Kun anodin sisäpuolelle nk. tyhj-övaellusputkeen lähelle anodiaukkoa johdetaan puhallusventtiilin kautta esim. kaasusuihku, niin syntyy voimakas kaasun sisäysionisaatio, kun IREB iskee kaasu-pilveen ja elektronien muodostaman varauspilven voimakkaan sähkökentän E ¢¢ 100...500 MV/m johdosta ioni joukko kiihtyy hyvin suureen nopeuteen ja kehittää reaktiovoiman Newtonin lain mukaan.If the distance between the anode and the cathode in the diode is 12 mm and the diameter of the anode aperture is 25 mm, an acceleration voltage of at least one million volts or 1 MV is required to achieve field emission, where the electron current can be on the order of 30 kA For this reason, we speak of an intense electron beam accelerated to a relativistic speed, or IREB for short. The required short-term acceleration voltage is best developed with a high-power light air core high-voltage pulse transformer or the like supplied by a switching device from a lower DC voltage obtained, for example, from a closed plasma MHD generator. When a gas jet is led to the inside of the anode inside the so-called vacuum hose near the anode opening, eg a gas jet, strong internal ionization of the gas occurs when the IREB hits the gas cloud and the charge cloud formed by electrons due to a strong electric field at a very high speed and develops a reaction force according to Newton's law.

Tätä nimitetään kollektiiviseksi ionien kiihdyttimeksi, positiivisten ionien virran ollessa jopa kA-luokkaa. Ionimoottorin työntövoiman F riippuessa suihkun tehosta P ja nopeudesta vp: F = 2P/vp.This is called a collective ion accelerator, with the current of positive ions even in the kA order. With the thrust F of the ion motor depending on the jet power P and the speed vp: F = 2P / vp.

44

Lasketaan esimerkiksi tapaus, että ionisoitavana ajokaasuna käytetään neonia, Ne, jonka suhteellinen atomipaino on n.20 ja ionin massa mi = 33,4* 10~24 g. jos ionisuihkun virta on 3 kA, niin ionien lukumäärä on Ni = 1,87* 1022 /s ja suihkun massa/s = ms = 0,62 g/s. Jos kiihdytysjännite on U= 1MV, niin työntövoimaksi saadaan: F = (2 mp P)1/2 * (2* 6,2*10-2* 3*109)!/2 N = 1930 N Tällöin ainesuihkun nopeus on n. 0,01 cCalculate, for example, the case that neon, Ne, with a relative atomic weight of n.20 and an ionic mass mi = 33.4 * 10 ~ 24 g is used as the ionizable propellant. if the ion beam current is 3 kA, then the number of ions is Ni = 1.87 * 1022 / s and the jet mass / s = ms = 0.62 g / s. If the acceleration voltage is U = 1MV, then the thrust is given by: F = (2 mp P) 1/2 * (2 * 6.2 * 10-2 * 3 * 109)! / 2 N = 1930 N Then the velocity of the jet of material is n. 0.01 c

Suurta kiihdytysjännitettä käytettäessä pyrittäessä suureen työntövoimaan on edullista käyttää sellaista ajoainetta, jonka molekyylipaino on mahdollisemman suuri kuten esim. polyeteenillä.When a high acceleration voltage is used, it is advantageous to use a propellant with the highest possible molecular weight, such as polyethylene, in order to achieve a high thrust.

Jotta avaruusalus ei varautuisi sähköllä, tulee ionisuihku pystyä neutraloimaan melko lyhyellä matkalla. Jos kiihdytys-elektrodien väli on s, niin neutraloinnin tulisi tapahtua viimeistään 2s VT* etäisyy^ellä kiihdytyselektrodin tai vastaavan jälkeen. Virtuaalisen katodin tulisi muodostua ennen 2s etäisyyttä, jolloin muodostuu tasapainotilanne ja positiivisia ja negatiivisia varauksia on yhtäpaljon ja muodostuu plasma-alue. Tämä saavutetaan, kun positiivisten ionien tuotanto on riittävä synnyttämään potentiaalimaksimin. Kollektiivisessa kiihdyttimessä molempia ajoaineen määrää ja elektronisuihku-virtaa voidaan säädellä ja saavuttaa lähes neutraali ainesuih-ku.In order for the spacecraft not to be electrically charged, the ion beam must be able to neutralize in a fairly short distance. If the distance between the acceleration electrodes is s, then the neutralization should take place at a distance of at least 2 s VT * after the acceleration electrode or the like. The virtual cathode should form before the 2s distance, creating an equilibrium state and equal amounts of positive and negative charges and forming a plasma region. This is achieved when the production of positive ions is sufficient to generate the maximum potential. In a collective accelerator, both the amount of propellant and the electron beam current can be regulated and an almost neutral jet of material can be achieved.

Viitaten kuvaan 5, joka esittää kollektiivisen työntövoimalait-teen erään suoritusmuodon poikkileikkausta 4 ja laitejärjestelyjä. Tässä ionimoottorissa ionit kiihdytetään relativistisen elektronisuihkun IREB:n avulla.Referring to Figure 5, which shows a cross-section 4 and device arrangements of an embodiment of a collective propulsion device. In this ion motor, the ions are accelerated by the relativistic electron beam IREB.

Ionikiihdytin muodostuu sylinterimäisestä tyhjökammiosta 4, joka on valmistettu ruostumattomasta teräksestä tai vastaavasta ja toimii samalla anodina, jonka avulla elektronit kiihdytetään kylmältä katodilta 1. Anodilevyn 2 oikeanpuoleista putken osaa nimitetään vaellusputkeksi. Anodilevyyn, joka on hitsattu vael-lusputkeen, on tehty 10...25 mm läpimittainen pyöreä aukko, johon on asennettu ajoaineen rengasmainen injektiosuutin 6.The ion accelerator consists of a cylindrical vacuum chamber 4 made of stainless steel or the like and at the same time acting as an anode by means of which electrons are accelerated from a cold cathode 1. The right-hand part of the tube of the anode plate 2 is called a migratory tube. A circular opening 10 ... 25 mm in diameter is made in the anode plate welded to the migratory tube, in which a ring-shaped injection nozzle 6 for the propellant is mounted.

Il 5 91100Il 5 91100

Ionisoitava kaasu tai neste johdetaan tämän tarkkuus suuttimen ja magneettiventtiilin 6a kautta työnnön tehoprosessorin 10 ohjaamana ajoainesäiliöstä 6b. Säädössä tarvittavia anturijärjestelmiä ja niihin liittyvää elektroniikkaa ei tässä kuvata.The ionizable gas or liquid is led through this precision nozzle and solenoid valve 6a under the control of the thrust power processor 10 from the fuel tank 6b. The sensor systems required for the control and the associated electronics are not described here.

7 on tyhjöpumppu.7 is a vacuum pump.

Johtuen kylmäkatodin 1 suuresta virtatiheydestä, se on valmistettu wolframista tai grafiitista yms. ja se on sijoitettu 6...Due to the high current density of the cold cathode 1, it is made of tungsten or graphite, etc. and is placed in 6 ...

12 mm eristysetäisyydelle anodista ja kiinnitetty eristävään päätyyn 3. 0,5...1MV tasajännitepulssi, jonka virta-arvo pieniohmiseen kuormaan on kymmeniä kA, syötetään katodin ja anodisylinterin välille suurjännite pulssigeneraattorista 5, joka on kaavioilisesti esitetty kuvassa 6, jonka sähkön syöttö tapahtuu ensiö DC-suurjännitelähteestä 15, ensiökondensaatto-rien 8, kytkinlaitteen 9 ja kaapelin 16 kautta.12 mm to the isolation distance from the anode and attached to the insulating end 3. A 0.5 ... 1MV DC pulse with a current value of tens of kA for a low load is supplied between the cathode and the anode cylinder by a high voltage pulse generator 5, schematically shown in Figure 6. From the DC high voltage source 15, through the primary capacitors 8, the switching device 9 and the cable 16.

11 on suurjännitepulssigeneraattorin muuntajan ja öljyeristeen 14 säiliö, 12 on päädyn sulkukappale ja 13 katodipäädyn o-rengas. Työntösuihkun tehon säätö tapahtuu ajoaineen syöttöä ja IREB-generaattorin parametrejä säätämällä työnnön tehoprosessorin 10 avulla tehtävän vaatimusten mukaisesti.11 is a reservoir of a high voltage pulse generator transformer and oil insulator 14, 12 is an end cap and 13 is an cathode end o-ring. The power of the thrust jet is adjusted by adjusting the supply of propellant and the parameters of the IREB generator according to the requirements of the thrust by the power processor 10.

Reference: C.L. Olson, U.Schumacher: Collective Ion Accelerator. 1979 Springer-VerlagReference: C.L. Olson, U.Schumacher: Collective Ion Accelerator. 1979 Springer-Verlag

Claims (5)

1. Sähköstaattinen työntövoimalaite avaruusaluksiin, laivoihin tai vastaaviin tunnettu siitä, että siinä on tyhjö-kammio (4), ionisoituvan aineen kiihdyttämiseksi siten, että erittäin voimakas sähkökenttä (luokkaa 10^ V/m), vaikuttaa diodin katodi-ja anodielektrodien (1,2) välillä, jolloin syntyy kenttäemissio kylmältä katodilta, ja jossa ionien aikaansaanti, kiihdyttäminen, neutralointi ja työntövoima perustuu kollektiiviseen ionikiihdyttimeen, jolloin ajoaineen ionisointi voi tapahtua relativistisen elektroni-suihkun aikaansaamana puhalletusta kaasupilvestä tai syötetystä ajoaineesta tai lasersäteen fotoionisaation avulla.An electrostatic thrust device for spacecraft, ships or the like, characterized in that it has a vacuum chamber (4) for accelerating an ionizable substance such that a very strong electric field (of the order of 10 ^ V / m) acts on the diode cathode and anode electrodes (1.2 ), where field emission from a cold cathode is generated, and where ion generation, acceleration, neutralization, and thrust are based on a collective ion accelerator, whereby ionization of the propellant can occur by a relativistic electron jet from a blown gas cloud or a propellant or laser beam. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen työntövoimalaite tunnettu siitä, että ionisuihkun neutralointi tapahtuu anodin sisälle elektroneista muodostuvan avaruusvarauspilven avulla.Propulsion device according to Claim 1, characterized in that the ion beam is neutralized inside the anode by means of a space charge cloud of electrons. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että iosuihkun kiihdyttämiseen tarvittava suuri tasasähköpo-tentiaali saadaan suuritehoisesta (> MW) pulssigeneraatto-rista, jossa pulssin kestoa, sen taajuutta ja lähtöjännitettä voidaan säätää halutulla tavalla.Device according to Claim 1, characterized in that the large direct current potential required for accelerating the ion beam is obtained from a high-power (> MW) pulse generator in which the pulse duration, its frequency and the output voltage can be adjusted as desired. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että kollektiivinen ionikiihdytin toimii myös ionityhjöpump-puna.Device according to Claim 1, characterized in that the collective ion accelerator also acts as an ion vacuum pump. 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite tunnettu siitä, että se saa tarvitsemansa sähköenergian suljetusta magneto- hydrodynaamisesta (MHD) generaattorista, jossa kollektiivinen ionikiihdytin toimii ionilähteenä. li 7 91100Device according to Claim 1, characterized in that it receives the electrical energy required from a closed magnetohydrodynamic (MHD) generator in which the collective ion accelerator acts as an ion source. li 7 91100
FI891966A 1989-04-25 1989-04-25 A thrust device that works with a collective ion accelerator FI91100C (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI891966A FI91100C (en) 1989-04-25 1989-04-25 A thrust device that works with a collective ion accelerator
GB9007131A GB2235332B (en) 1989-04-25 1990-03-30 Collective ion accelerator propulsion engine
DE4013021A DE4013021A1 (en) 1989-04-25 1990-04-24 SHEATHING DEVICE FOR SPACE VEHICLES

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI891966A FI91100C (en) 1989-04-25 1989-04-25 A thrust device that works with a collective ion accelerator
FI891966 1989-04-25

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI891966A0 FI891966A0 (en) 1989-04-25
FI891966L FI891966L (en) 1990-10-26
FI91100B true FI91100B (en) 1994-01-31
FI91100C FI91100C (en) 1994-05-10

Family

ID=8528301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI891966A FI91100C (en) 1989-04-25 1989-04-25 A thrust device that works with a collective ion accelerator

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE4013021A1 (en)
FI (1) FI91100C (en)
GB (1) GB2235332B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2897398A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-17 Claude Poher DEVICE THROUGH ACCELERATION OF PARTICLES AND APPLICATIONS OF SAID DEVICE

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1376507A (en) * 1963-04-29 1964-10-31 Commissariat Energie Atomique Ionized gas accelerator and devices including application
US3846668A (en) * 1973-02-22 1974-11-05 Atomic Energy Commission Plasma generating device
US4070595A (en) * 1976-12-08 1978-01-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Apparatus for the acceleration of ions in the virtual cathode of an intense relativistic electron beam
US4825646A (en) * 1987-04-23 1989-05-02 Hughes Aircraft Company Spacecraft with modulated thrust electrostatic ion thruster and associated method
US4838021A (en) * 1987-12-11 1989-06-13 Hughes Aircraft Company Electrostatic ion thruster with improved thrust modulation

Also Published As

Publication number Publication date
FI91100C (en) 1994-05-10
DE4013021A1 (en) 1990-11-15
GB2235332B (en) 1994-05-25
GB2235332A (en) 1991-02-27
FI891966L (en) 1990-10-26
FI891966A0 (en) 1989-04-25
GB9007131D0 (en) 1990-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3279176A (en) Ion rocket engine
US10172227B2 (en) Plasma accelerator with modulated thrust
US12209577B2 (en) Fiber-fed advanced pulsed plasma thruster (FPPT)
Aheieva et al. Vacuum arc thruster development and testing for micro and nano satellites
US3191092A (en) Plasma propulsion device having special magnetic field
CN210106081U (en) Solid ablation type magnetic plasma thruster
US3238413A (en) Magnetically controlled plasma accelerator
CN110131120B (en) Solid ablation type magnetic plasma thruster
FI91100B (en) Collective ion accelerator propulsion device
US9856862B2 (en) Hybrid electric propulsion for spacecraft
US4349505A (en) Neutral beamline with ion energy recovery based on magnetic blocking of electrons
CA1257319A (en) Energy conversion system
US12452989B2 (en) Pulsed plasma thrusters with conductive liquid sacrificial electrode(s)
Brewer et al. Ionic and plasma propulsion for space vehicles
Sheth Spacecraft Electric Propulsion–A review
US7701145B2 (en) Solid expellant plasma generator
US3338789A (en) Fusion generator of high intensity, pulsed neutrons
JP6632114B2 (en) Vacuum arc thruster
US3184915A (en) Electrostatic propulsion system with a direct nuclear electro generator
Muzyukin et al. Small pulsed plasma thruster based on flashover discharge
RU2776324C1 (en) Ramjet relativistic engine
Seikel 48 (b). Generation of Thrust—Electromagnetic Thrustors
Mikhailov et al. Developing of compact plasma thruster based on flashover discharge
Kuriki The MPD thruster test on the space shuttle
Mickelsen Auxiliary and primary electric propulsion-Present and future.

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: HÄYRINEN, URPO TAPIO

BB Publication of examined application
FG Patent granted

Owner name: HAEYRINEN, URPO TAPIO

MA Patent expired