Создание электродинамических движетелей как одно из направлений решения экологических проблем двигателестроения и энергетики космических аппаратов

Казьмин Б.Н.; Рыжов Д.Р.; Трифанов И.В.

Секция ««Метрология, стандартизация, сертификация»

УДК 621.3 (075.3)

Б. Н. Казьмин, Д. Р. Рыжов Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЯГИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассмотрена возможность применения электронной электродинамической технологии, основанной на энергии электронных пучков, для создания экологически чистых источников электроэнергии и электродинамической тяги космических аппаратов.

Исследование и освоение космического пространства, в особенности дальнего космоса, требует создания специальных транспортных средств и космических аппаратов, которым нужны соответствующие электродвигатели и электроснабжение для их перемещения в пространстве и жизнеобеспечения. Источники электроснабжения и электродинамического движителя должны быть высоконадежными, взрыво-безопасными, экологически чистыми, работать на протяжении десятков и сотен лет, обладать большой удельной мощностью. Таким требованиям могут соответствовать источники электродинамических движителей, использующие неиссякаемую энергию электронного взаимодействия и преобразующие эту энергию в электроэнергию и электродинамическую тягу [1-6].

Источником энергии в данном электродинамической технологии является электрон, обладающий электрическим зарядом e = 1.6 -10-19 Кл, создающий электростатическое поле с энергией 511 кэВ [7].

В моле ионизированного вещества, в котором от каждого атома удален один электрон на расстояние ионного радиуса г = 10-10 м, сосредотачивается порядкам 1030 Дж электростатической энергии.

= A2 - е2/4п880r.

(1)

составляет ~ 5 -1010 Дж.

Коэффициент эффективности преобразования электроэнергии по технологии электронной электроэнергетики при данном режиме работы составляет

Кт = WAe Щм + WAm ). (4)

При уменьшении матрицы электронов, коэффициент эффективности (4) электроэнергетической технологии снижается. Чтобы эта технология была источником электроэнергии, а не просто преобразователем одной формы электричества в другую, необходим минимальный рабочий конвекционный ток матрицы электронов, создаваемый «электронной пушкой» плазмотрона [3; 4].

= U'JU^e/mc)1/2 ^ 4,7-ÍO"5^'2, А. (5)

\1/2

5 т- 7-3/2

p min

Здесь A = 6 -10 частиц / моль - число Авогадро; е и е0 - относительная и абсолютная диэлектрическая проницаемости ионизированного вещества. Сжигание одного килограмма условного углеводородного топлива, дает 2,93 -107 Дж, при сжигании одного килограмма ядерного или термоядерного топлива, получают ~ 1014 -1015 Дж соответственно. При полном преобразовании массы вещества в энергию,

2 9 1016

E = m - c , можно получить не более Дж/кг

[7]. Затраты энергии на ионизацию моля вещества с помощью электрической дуги напряжением Ud ~ 100

В составляет ~ 10 Дж.

WAd = A - e - ^. (2)

Затраты энергии на массоперенос моля матрицы электронов электрическим полем анода «электронной пушки» с ускоряющим напряжением Ua = 511 кВ

WAm = A - e-Ua.

(3)

Здесь e / me = 1.76 -10 Кл/кг - гиромагнитное отношение электрона [7].

Такая электроэнергетическая технология может обеспечивать аэрокосмический аппарат необходимой электроэнергией и перемещать его в пространстве десятки лет, не расходуя ионизированное рабочее вещество, не образуя вредных отходов и выбросов, преобразуя электроэнергию в электродинамический вектор импульса силы [6].

Взаимодействие соответствующих векторов электрических и магнитных величин образуют электродинамический вектор импульса силы, движущий транспортное средство в направлении этого вектора.

Ае х BH = AeBh sin Wab = Ft [Н-с]. (6)

Здесь Ае - вектор электрической величины; BH -

вектор магнитной величины; фАв - угол между векторами. Максимальный импульс силы получим при взаимодействии ортогональных векторов Ае и BH.

Библиографические ссылки

1. Казьмин Б. Н. Способ производства энергии, патент RU№2262793 бюл №29, 20.10.2005.

2. Казьмин Б. Н. Электронная энергетика - экологически чистое производство электроэнергии // Альтернативная энергетика и экология : междунар. науч. журн. 2010. № 5.

3. Казьмин Б. Н., Трифанов И. В. Об электронном генераторе электроэнергии // Вестник СибГА У. Вып. 1(34) Красноярск, 2011.

4. Казьмин Б. Н., Трифанов И. В. О возможности создания электронного источника электроэнергии // Вестник СибГАУ. Вып. 2(35). Красноярск, 2011.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

5. Казьмин Б. Н., Трифанов И. В. О возможности перехода энергии электронного взаимодействия в энергию электромагнитного процесса // Альтернативная энергетика и экология : междунар. науч. журн. № 2. 2012.

6. Казьмин Б. Н., Трифанов И. В. Электродинамический движитель. Патент ЯП № 2453972, бюл. № 17, 20.06.2012.

7. Физическая энциклопедия : в 4 т. М. : Большая российская энциклопедия, 1989-1994.

УДК 621.81.004

А. А. Куташевский, Е. А. Судленкова.

Научный руководитель - Л. С. Малько Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева. Красноярск

ОСОБЕНННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ ШПИНДЕЛЬНОГО УЗЛА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ГОЛОВКИ УСТРОЙСТВА ДЛЯ РОТАЦИОННОГО ТОЧЕНИЯ ВИНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Работа посвящена рассмотрению вопроса совершенствования конструкции шпиндельного узла инструментальной головки устройства для ротационного точения винтовой поверхности деталей машин, интегрированного с токарновинторезным станком. На основе применения безлюфтовой червячной передачи взамен цилиндрической и конической передач в кинематической схеме привода инструментальной головки.

Применение технологии ротационного точения винтовой поверхности деталей машин позволяет повысить производительность обработки по сравнению с обработкой радиальными и фасонными резцами в 34 раза, обеспечить требуемую шероховатость винтовой поверхности, обеспечить безопасность технологического процесса и повысить износостойкость инструмента.

Характерной особенностью технологии ротационного точения винтовой поверхности является качение без скольжения центроиды инструмента в форме окружности по центроиде обрабатываемой винтовой поверхности. Ротационным точением можно вести обработку как цилиндрических, так и глобоидных винтовых поверхностей.

Данная технология реализуется с использованием устройства на бездеферинциальной основе, интегрированного с токарновинторезным станком [1]. Опытная эксплуатация данного устройства позволила уста-

1

новить что кинематическая схема его инструментальной головки (рис. 1) имеет недостаточную крутильную жесткость.

Это объясняется тем, что в кинематической цепи привода шпинделя 1 используется цилиндрическая передача (поз. 3, 4, 5). Процесс резания при формировании профиля винтовой поверхности характеризуется переменной толщиной срезаемого слоя припуска. Это приводит к возникновению крутящих колебаний шпинделя. Как известно, прямозубая цилиндрическая и коническая передачи не могут обеспечить их гашения.

Одним из путей решения данной задачи, является использование в кинематической цепи привода шпинделя инструментальной головки червячной передачи. При этом наиболее эффективной может быть безлюфтовая червячная передача. Кинематическая схема предлагаемой конструкции инструментальной головки представлена на рис. 2.

Рис. 1. Кинематическая схема инструментальной головки и цилиндрической передачей: 1 - шпиндель; 2 - гильза; 3-5-цилиндрические зубчатые колеса; 6-7-конические колеса; 8 - приводной вал головки; 9 - механизм вертикального перемещения гильзы

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Казьмин Б.Н., Рыжов Д.Р., Трифанов И.В.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Казьмин Б.Н., Рыжов Д.Р., Трифанов И.В.