Поиск и устранение неисправностей ионного двигателя своими руками

В обучающем видео показан трансформатор на 30 кВ, обеспечивающий электродвижущую силу для ионного двигателя/настольного вентилятора.

Видео, созданное пользователем, дает четкое представление о трансформаторе 10 кВ. Это, по-видимому, явный показатель недостатка прочности конструкции.

Забейте набор гвоздей в электрическую дрель и заточите кончики, как предлагает uhoh, затем накачайте громкость... упс, увеличьте напряжение с помощью более мощного трансформатора.

В обучающем видео предлагается расстояние между выхлопными соплами в один дюйм. Видео производителя кажется пропорционально похожим, но я подозреваю, что не будет никакого вреда, если немного приблизить место назначения иона к излучателю. Не слишком близко, возможно, еще пять-шесть миллиметров.

Трудно понять науку в имперских единицах, но эти видео показывают, что это тоже работает.

Я очень сильно подозреваю, что острота точек на ногтях имеет ключевое значение. Это зависит от полевой ионизации воздуха, и это вызвано тем, что точки на гвоздях достаточно острые, так что электрические поля возле кончика достаточно высоки (порядка вольт / ангстрем), чтобы они либо отрывали электрон от отдельных молекул или атомов. в воздухе, производя положительные ионы, или добавить дополнительный электрон, производя отрицательные ионы.

Полевая десорбция (FD) — это метод образования ионов, используемый в масс-спектрометрии (MS), при котором электрическое поле высокого потенциала прикладывается к эмиттеру с острой поверхностью, например к лезвию бритвы или, чаще, к нити, из которой образовались крошечные «усы».

См. также, например:

• электростатическое ускорение жидкости; физические принципы
• ионизатор воздуха
• электрофильтр

Отделение электрона от нейтрального атома или молекулы является тяжелой работой и обычно имеет низкую эффективность. В реальных ионных двигателях для космического применения большая часть веса и потребляемой мощности является результатом ионизирующих аспектов конструкции, а не аспектов ускорения.

Вам нужно будет найти способ либо заточить ногти, либо сделать на них усы. Я думаю, что это было исключено из учебника, которому вы следуете.

ниже: Слайд 52 из Ion sources Методы ионизации и десорбции поясняет, что чрезвычайно сильное поле порядка 1E+10 В/м, необходимое для ионизации атомов, создается иглой при потенциале 10 кВ , когда радиус кривизны острия уменьшается до 10 микрон . До тех пор, пока расстояние до земли велико, очень мало имеет значения, 1 см это или 10 см. С точки зрения поля на острие это почти бесконечность. Почти все падение потенциала происходит на первом миллиметре или около того, а поле достаточно велико, чтобы ионизировать атомы или молекулы на самом кончике.

Электродвигатель с полевой эмиссией (FEEP)

Этот принцип также используется в некоторых конструкциях электрических двигателей малых космических аппаратов. Хотя реализация немного другая. Вместо металлического острия в газе игла выполнена полой, а в капиллярное пространство вводится жидкое топливо. Когда есть сильное поле, жидкость естественным образом образует излом или точку, называемую конусом Тейлора . Отдельные атомы ионизируются и покидают поверхность.

При другом управлении конус Тейлора достигнет механической нестабильности, и будут сформированы ионизированные капли. Это называется ионизацией электрораспылением и отличается от источника ионов с полевой ионизацией.

Вот один из примеров электрораспылительного двигателя с массивом микрозаостренных наконечников.

Электродвигатель с полевым излучением (FEEP) - это усовершенствованная концепция электростатического космического двигателя, форма ионного двигателя, в котором в качестве топлива используется жидкий металл (обычно цезий, индий или ртуть). Устройство FEEP состоит из эмиттера и ускорительного электрода. Между ними применяется разность потенциалов порядка 10 кВ, которая создает сильное электрическое поле на кончике металлической поверхности. Взаимодействие электрической силы и поверхностного натяжения порождает поверхностные неустойчивости, которые приводят к возникновению конусов Тейлора на поверхности жидкости. При достаточно высоких значениях приложенного поля ионы извлекаются из кончика конуса за счет полевого испарения или подобных механизмов, которые затем разгоняются до высоких скоростей (обычно 100 км/с и более).

Окончательный ответ на этот вопрос: поговорил об этом проекте с профессором Калифорнийского Политехнического университета, специализирующимся на электрических двигателях, и она сказала мне, что этот проект Make Magazine вообще не должен работать. Она заявила, что катодных «отверстий» (т. е. медных трубок) должно быть гораздо больше, чем 7, и что это должно работать только в вакууме.

Я заметил в этом проекте, когда у меня был ОГРОМНЫЙ всплеск напряжения от включения моего источника питания, что было небольшое движение от салфетки, помещенной впереди. Я предполагаю, что проект из этого журнала Make Magazine сработал только потому, что в нем использовалось чрезвычайно высокое напряжение. Теоретически, однако, из моего года общения с людьми и просмотра в Интернете, это не должно работать.