Нано электрокинетический двигатель

Нано -электрокинетический двигатель — это теоретическая космическая двигательная установка, основанная на принципе электроосмоса (также электроосмотического потока). Он обеспечивает высокий удельный импульс и высокое соотношение тяги к мощности, а также высокую конечную скорость, что делает его пригодным для широкого спектра применений. Из-за трудностей в производстве необходимых углеродных нанотрубок экспериментальные испытания еще не начались. ^{[ 1 ]}

Описание

Принцип электроосмоса или электроосмотического потока создает поток электролита через очень маленькую трубку в нанометровом диапазоне. имеются катод и анод, Для достижения этого потока на концах трубки на которые подается напряжение. Благодаря этому напряжению ионы электролита, хранящегося в резервуаре, непосредственно соединенном с трубкой, могут ускоряться и выбрасываться. Таким образом электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию . Величина тяги, создаваемая одним нанодвигателем, находится в диапазоне микроньютонов, однако из-за его размера имеет смысл расположить большое количество в массиве для достижения достаточной тяги. На тягу, скорость выхода ионов и массовый расход электролита влияет приложенное напряжение, что позволяет легко регулировать эти параметры. Приложенное напряжение и значение pH электролита (количество содержащихся в нем ионов) также изменяют баланс между тягой, эффективностью и максимальной скоростью выхлопа (определяет максимально достижимую скорость полета). Теоретически возможно достичь очень высокого уровня. КПД почти 100% ^{[ 2 ]} а также высокий удельный импульс и высокую тяговооруженность. Эта система до сих пор не построена и экспериментально не проверена из-за сложностей с производством необходимых для нее нанотрубок. ^{[ 1 ]}

Преимущества

Наноэлектрокинетические двигатели обладают очень высоким КПД, удельным импульсом, скоростью истечения и соотношением тяги к мощности, что делает их пригодными для широкого спектра применений. Поскольку двигатель состоит из множества нанодвигателей, можно легко спроектировать двигатели любых размеров и диапазонов тяги. Эти свойства обеспечивают наноэлектрокинетическим двигателям очень хорошее управление тягой, что делает их применимыми для широкого спектра космических аппаратов, от маневровых двигателей для небольших космических кораблей, таких как спутники, до основной двигательной установки межпланетных или межзвездных космических кораблей. Эта система также не требует дополнительной тепловой или радиационной защиты для защиты остальной части космического корабля, что делает систему (за исключением топливного отсека) легкой по сравнению с другими конструкциями. ^{[ 1 ]}

Недостатки

Производство необходимых углеродных нанотрубок очень дорогое, а при современных методах производства количество поверхностных дефектов в производимых углеродных нанотрубках велико, что значительно снижает эффективность и делает ее ненадежной. Эта конструкция также требует высокой разности потенциалов в диапазоне от 300 до 500 вольт, а также достаточного резервуара для хранения необходимого жидкого электролита, что увеличивает вес всей системы. ^{[ 1 ]}

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дьес, Ф.Дж.; Эрнаис, Г.; Миранда, Джей Джей; Суреда, М. (февраль – март 2013 г.). «О возможностях наноэлектрокинетических двигателей для космического движения». Акта Астронавтика . 83 : 97–107. Бибкод : 2013AcAau..83...97D . дои : 10.1016/j.actastro.2012.09.020 .
^ Гариас, Диес. «ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ НАНОДВИГАТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ» (PDF) . Проверено 10 ноября 2014 г.

[ref2-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Дьес, Ф.Дж.; Эрнаис, Г.; Миранда, Джей Джей; Суреда, М. (февраль – март 2013 г.). «О возможностях наноэлектрокинетических двигателей для космического движения». Акта Астронавтика . 83 : 97–107. Бибкод : 2013AcAau..83...97D . дои : 10.1016/j.actastro.2012.09.020 .

[patent-2] Гариас, Диес. «ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ НАНОДВИГАТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЯ» (PDF) . Проверено 10 ноября 2014 г.

[ 1 ]

[ 2 ]