Mam fajny autorski pomysł na silnik. Początkowo liczyłem go raczej dla zabicia czasu w pociągu, ale bardzo zdziwiłem się gdy policzyłem impuls właściwy. Okazał się on zadziwiająco duży. Chodzi o silnik elektrostatyczny, ale nie jonowy. Materiałem pędnym byłby małe metalowe kulki, które nabywałyby ładunek ujemny przez początkowy fizyczny kontakt z okładką kondensatora, następnie kierowały by się do dodatniej okładki kondensatora, w której naprzeciwko miejsca z którego wyrzucane są kulki byłby otwór, na tyle mały, aby nie wpływał istotnie na siły elektrostatyczne oddziaływujące na kulkę, i na tyle duży by kulka o niego nie zahaczyła. Kulka przechodząc przez owór byłaby silnie oświetlana, aby na skutek efektu fotoelektrycznego ładunek zgromadzony na powierzchni kulki został zobojętniony. Alternatywnie można równocześnie 'wystrzeliwać' dwie kulki z naprzeciwka - jedną dodatnią, drugą ujemną, i zakrzywiać ich lot przy pomocy pola magnetycznego tak, aby ich zderzenie i zobojętnienie ładunku nastąpiło na zewnątrz kondensatora, ale wtedy impuls właściwy będzie 8^(1/2)~2,8 raza słabszy, niż przy wykorzystaniu jednej kulki i efektu fotoelektrycznego. No właśnie - impuls właściwy czyli prędkość wylotowa kulki przy założeniu pewnej idealności wynosić będzie v=(2*Q*U/m)^(1/2), gdzie Q - ładunek ujemny zgromadzony na kulce, U - napięcie między okładkami kondensatora, zaś m - masa kulki. U i m zależą od tego jak zrobimy kulkę i kondensator, pozostaje nam obliczyć Q czyli ładunek zgromadzony na powierzchni kulki. Potraktowałem kulkę jak próżniowy kondensator kulisty w którym zewnętrzna okładka uciekła do nieskończoności i w wyiku tego otrzymałem Q=C*U gdzie C - pojemność kondensatora zaś U to napięcie między okładkami kondensatora. C liczymy jako granicę z wzoru na pojemność kondensatora kulistego i otrzymujem C=4*pi*eps0*r gdzie pi to 3,14..., eps0 - przenikalność elektryczna próżni, zaś r promień kulki. Przyjmujemy, że gęstość kulki wynosi ro stąd jej masa wynosi ro*4/3*pi*r^3. Podstawiając do wzoru otrzymujemy v=(2*4*pi*eps0*r*U^2*ro^-1*4^-1*3*pi^-1*r^-3)^(1/2)=U/r*(6*eps0/ro)^(1/2). Kulka nawet bardzo mała np. o r= 1e-7 m, to cały czas obiekt raczej makroskopowy (niektóre bakterie są mniejsze) i jej lot jest dość przewidywalny, gdyż w odróżnieniu do jonu jesteśmy w stanie powiedzieć bardzo dokładnie gdzie się ona znajduje., dlatego możemy dać napięcie na ful bez obawy, że kulka dotknie dodatniej okładki kondensatora i ją zniszczy co jest jednym z powodów dla których napięcie w elektrostatycznych silnikach jonowych jest ograniczone. Na kolejach Francuskich stosuje się prąd o napięciu 110 kV - przyjęcie dla zasosowań w próżni napięcia 9 razy wyższego tj. 1MV nie jest chyba przesadzone. ro powinno być jak najmniejsze - przyjmijmy więc dla ułatwienia rachunków że kulki zrobione są ze stopu litu i mają gęstość 1000 kg*m^-3. No a taraz zostawiam wam Panie i Panowie radość samodzielnego liczenia U=1e6 Volta, r= 1e-7 metra, ro=1000 kilograma na metr sześcienny, eps0=8,85e-12 Farada na metr. Nie wiem jak Wam, ale mnie wyszło ok. ~2 304 344 m/s. Dla porównania silnik Halla 16 400 m/s. To dawałoby możliwość przyspieszenia do 50 km/s wyhamowania z tą samą prędkością i wrócenia i ponownego wyhamowania przy pomocy czynnika roboczego ważącego ok.10% wagi pojazdu. Mam nadzieję, że podoba się Wam mój pomysł.
Wątek: Napędy do statków kosmicznych nieco bardziej odleglej przyszłosci - koncepcje (Przeczytany 157716 razy)