Elektrisches Raketentriebwerk für Dauerweltraumflüge
Dr. techn. Wiss. Prof. Alexander Rubinraut
Die Erfindung gehört zur Vorrichtung eines elektrischen Raketentriebwerks des Magnetplasmatyps. Sie ist für die Schubkraftschaffung der Raumflugkörper bestimmt, die interorbitale Dauerweltraumflüge zu den Planeten des Sonnensystems und darüber hinaus ausführen. Der Unterschied des Analogons vom vorgeschlagenen Prototyp besteht darin, dass das Quermagnetfeld außerhalb mit Hilfe der äußeren Supraleitungswicklung erzeugt wird. Die äußere Supraleitungswicklung besteht aus einzelnen Spulen, die so auf die zylindrische Oberfläche der Anode aufgelegt sind, dass der Strom in der Spule entlang der Triebwerksachse gerichtet ist. Die Erregung des Quermagnetfeldes zwischen den Elektroden mit Hilfe der äußeren Supraleitungswicklung ermöglicht eine mehrfache Senkung der Höhe des Nominalstroms des MPD. Dies führt zur Beseitigung des angegebenen Mangels des Analogons. Wegen der Senkung des Stroms werden die Energieverluste wesentlich reduziert und der Wirkungsgrad des Magnetplasmatriebwerks steigt von 40–60% bis zu 90%.
Die in der Anmeldung vorgeschlagene Konstruktion realisiert beide Arten der Verlängerung der Nutzungsdauer des Magnetplasmatriebwerks, die mit der Erosion der Kathode verbunden ist. Das Elektroraketentriebwerk hat zwei flache Elektroden und eine flache Arbeitskammer, die sich gegenüber dem unbeweglichen supraleitenden Magnetsystem bewegt, das im Kryostat mit Flüssigwasserstoff untergebracht ist. Zur Organisation des Plasmastroms, der aus der Düse ausgestoßen wird, und zur Steigerung des Plasmadrucks in der Arbeitskammer hat das supraleitende Magnetsystem eine zusätzliche rechtwinklige Spule, die ein axiales Magnetfeld erzeugt.
Die Konstruktion des Elektroraketentriebwerks wird auf den Bildern 1, 2, 3 vorgestellt.
Auf dem Bild 1 ist der Längsschnitt, auf dem Bild 2 der Querschnitt und auf dem Bild 3 die Ansicht von oben dargestellt. Das Elektroraketentriebwerk hat ein unbewegliches Magnetsystem 1, das aus einem Kryostat mit einer in ihm untergebrachten supraleitenden Wicklung und einer beweglichen Arbeitskammer 2 besteht. Die Arbeitskammer hat eine Düse rechtwinkliger Form und axial installierte vordere Elektroden 3 und hintere Elektroden 4. Die Elektroden haben der Länge und Breite nach eine rechtwinklige Form. Von der Oberfläche der Arbeitskammer 2 sind die Elektroden 3, 4 mit Isolierdichtungen abgetrennt. Die Stirnwand der Arbeitskammer ist mit dem Stock 5 verbunden. Für die Zufuhr des Arbeitskörpers in die Arbeitskammer 2 hat der Stock 5 einen Axialkanal 6. Der Stock 5 ist mit dem Verteiler des Arbeitskörpers 7 verbunden, der die Form eines Zylinders hat und sich im Zentrum des Kreuzstückes mit den Ständern 8 befindet. An zwei senkrechten Ständern des Kreuzstückes 8 sind die Elektromagnete 9 und 10 befestigt. Zur Bewegung des Kreuzstückes entlang der horizontalen Achse sind an dessen Ende Gleitkufen 11, 12 montiert, die sich an der inneren Oberfläche des Zylinders 13 bewegen können.
Das Kryostat des Magnetsystems 1 hat einen äußeren zylindrischen Mantel 14, der innerhalb des Zylinders 13 montiert wird. An der Gegenseite innerhalb des Zylinders 13 ist das Zufuhrsystem des Arbeitskörpers montiert, das aus einem unbeweglichen Zylinder 18 besteht, innerhalb dessen entlang der Achse der Verdichter 16 angeordnet ist.
Hauptanspruch: Elektrisches Raketentriebwerk des Magnetplasmatyps, bei dem der Arbeitskörper im gasartigen Zustand in die Arbeitskammer 2 mit einer Ausgangsdüse zwischen zwei flachen Elektroden 3 zugeführt wird, und außerhalb der Arbeitskammer 2 das Magnetsystem 1 angeordnet ist, das aus einzelnen supraleitenden Spulen besteht, die im Kryostat platziert sind und ein Magnetfeld erzeugen, das senkrecht gegenüber der Stromrichtung zwischen den Elektroden 3 ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Verlängerung der Lebensdauer des elektrischen Raketentriebwerks die Arbeitskammer 2 der Länge nach vergrößert wird, innerhalb der Arbeitskammer 2 ein zweites Elektrodenpaar 4 installiert wird, und nach dem Verschleiß während des Triebwerksbetriebs des ersten Elektrodenpaars 3, die Arbeitskammer sich entlang der Längsachse des Triebwerks gegenüber dem unbeweglichen Magnetsystem 1 verschiebt und eine neue Position einnimmt, bei der das zweite Elektrodenpaar 4 zum Einsatz kommt.