Космический МГД-генератор

Введение. Назначение генератора может налагать очень жесткие ограничения на его конструкцию. Так, корпус генератора, предназначенного для работы на больших глубинах, должен быть рассчитан на внешнее давление в несколько сот атмосфер. Конструкция космического генератора должна выдерживать значительные вибрационные и ударные нагрузки, характерные для ракетных систем, Даже наземные установки необходимо рассчитывать на удары, которые могут воз никнуть при монтаже и транспортировке. Требования [c.152]

При перевозке генератора к месту испытаний или в процессе эксплуатации может возникнуть пожар в результате аварии на транспорте. Поэтому имеется определенная, хотя и небольшая, вероятность возникновения высоких температур, характерных для пламени бензина. Пламя горящего бензина не может существенно повлиять на тепловой блок космического генератора, рассчитанного на более высокие температуры (например, вспышка ракетного топлива). Для наземных генераторов горение бензина в результате дорожного происшествия становится предельно возможным тепловым воздействием окружающей среды, которое должно быть учтено при их конструировании. [c.153]

Увеличение эффективности теплоотвода в космических генераторах обычно достигается применением специальных материалов (краски, эмали) для покрытия поверхности излучателя. При разработке таких материалов желательно обеспечить высокую излу-чательную способность поверхности в инфракрасной области (500— 1200° С) и низкий коэффициент поглощения в области спектра солнечного излучения (максимум излучения соответствует температуре 12500° С). [c.159]

Защита изотопных генераторов наземного назначения, как правило, располагается за корпусом генератора и используется в качестве транспортного контейнера. Ее вес достигает нескольких сот килограммов. Наилучшими материалами для защиты от у-излуче-ния являются обедненный уран, вольфрам и свинец, а от нейтронного излучения — водородсодержащие соединения, бериллий и другие материалы с низким атомным весом. В космических генераторах, [c.164]

Помимо обыЧ Ных требований, предъявляемых к конструкции космических генераторов, было введено еще одно требование, вызванное предполагаемым использованием аппаратуры, чувствительной к радиоактивному излучению. [c.196]

Установка СНАП-27 и другие проекты космических генераторов. [c.200]

Практически реализация описанного проекта космического генератора сопряжена с целым комплексом различных технических трудностей. Работоспособность вхо- [c.109]

Тематику этих исследований, публикуемых в журналах прикладной физики, механики и математики, в общих чертах можно охарактеризовать следующим образом. Первая группа дисциплин объединяет химическую, топливную и пищевую промышленность, агротехнику, целлюлозно-бумажную промышленность, коллоидную химию и физику грунтов. Каждая из дисциплин рассматривает ряд вопросов, касающихся транспортеров, пневматических конвейеров, гетерогенных реакторов, распылительных сушилок, псевдоожижения, осаждения, уплотненных слоев, экстракции, абсорбции, испарения и вихревых уловителей. В группе дисциплин, включающих метеорологию, геофизику, электротехнику, сантехнику, гидравлику, фоторепродукцию и реологию, мы сталкиваемся с такими вопросами, как седиментация, пористость сред, перенос и рассеяние, выпадение радиоактивных осадков, контроль за загрязнением воздуха и воды, образование заряда на каплях и коалесценция, электростатическое осаждение и ксерография. В механике, ядерной и вакуумной технике, акустике и медицине исследуются процессы горения, кипения, распыления, кавитации, перекачивания криогенных жидкостей, подачи теплоносителя и топлива в реакторах, затухания и дисперсии звука, обнаружения подводных объектов, течения и свертывания крови. В общих разделах космической науки и техники исследуются сопротивление движению искусственных спутников, взаимодействие космических аппаратов с ионосферой, использование коллоидного топлива для ракетных двигателей, рассеяние радиоволн, абляция, ракетные двигатели на металлизированном топливе, МГД-генераторы и ускорители. [c.9]

Рис. 8-17. Схемы термоэлектрического генератора космического назначения с изотопным нагревом.

Наиболее актуальные задачи, которые решают с использованием термодинамики и теплопередачи создание летательных аппаратов, в том числе космических многоразового действия проектирование тепловых и атомных электрических станций, магнитогидродинамических генераторов (установок для прямого преобразования теплоты в электрическую энергию), холодильных установок умеренного холода, холодильных установок глубокого холода, например, для получения жидких кислорода, азота, водорода, гелия и других газов проектирование машин и разработка технологических процессов в пищевой, химической и других отраслях промышленности. В перечисленных задачах термодинамические и тепломассообменные процессы играют важ ную, а иногда и определяющую роль при выборе конструкции. [c.3]

Удельная мощность — мощность A/=f-(o, отнесенная к массе или объему генератора, — пропорциональна величине приложенной силы F (например, давления газов) и скорости движения рабочего тела (газа, пара, плазмы) или — рабочего органа (поршня, колеса турбины и т. п.)—01. Возможности увеличения силы ограничены — так, давление редко превышает 100 атмосфер, скорость же может в 2—3 раза превышать звуковую. Например, скорость поршня в цилиндре не бывает больше 20 м/с, скорость концов лопаток турбин достигает 3000 м/с, с еще большими скоростями летают реактивные аппараты различного назначения. Не удивительно, что мощность, например, двигателей космических кораблей достигает 20 и более млн. лошадиных сил. [c.147]

Между тем ядерные реакторы и радиоактивные изотопы могут быть также новыми эффективными источниками тепла в энергетических установках с термоэлектрическими генераторами. В них отходящее тепло непосредственно, без осуществления промежуточного парового или газового цикла используется для выработки электрического тока. Такие установки на полупроводниках, предназначаемые для питания приборов небольшой электрической мощности автоматических метеостанций, космических аппаратов и пр., разработаны и прошли эксплуатационную проверку в СССР и США. [c.185]

В 1965 г. в Лейпциге (ГДР) демонстрировался советский радиоизотопный генератор Бета-2 , также питавший электроэнергией приборы автоматической метеостанции. Бета-2 отмечен золотой медалью юбилейной Лейпцигской ярмарки. В том же году радиоизотопные генераторы другого типа мощностью 5—50 вт были применены для энергоснабжения бортовых систем нескольких искусственных спутников Земли серии Космос , запуск которых был предусмотрен программой исследований космического пространства, принятой в СССР. [c.187]

Рис. 5, Радиоизотопный термоэлектрический генератор космического аппарата Пионер

Применение графитового кермета для замедления реакции освоено на заводе им. Энрико Ферми по производству ядерных энергетических реакторов. Используется кермет в виде графитовой матрицы, содержащей частицы карбида бора. В космической технике графит как пиролитический, так и изотропный применяется в радиоизотопном термоэлектрическом генераторе типа Пионер (см. рис. 5). [c.460]

Миллионы модификаций электрических машин машины, напечатанные на пластике, плоские, как камбала машины-гарпии, оснащенные когтеобразными полюсами машины, внутри которых с неимоверными скоростями неслышно несутся алюминиевые стаканчики машины, катящиеся сами по себе или по рельсу МГД-генераторы, в которых проводником является движущаяся плазма сверхпроводящие двигатели с многоугольными роторами плазменные рули наших космических станций — все это ветви плодоносного древа, некогда посаженного Фарадеем. [c.145]

Интересно, что сама идея МГД-генератора не нова. Она была выдвинута полвека назад. Реальные же перспективы ее осуществления выявились лишь в последнее время, когда в результате космических, атомных и ракетных исследований были получены данные о свойствах и поведении газов при высоких температурах и созданы новые жаропрочные материалы. [c.118]

Термоэлектрогенераторы применяются в качестве бортовых источников питания на космических объектах. В США разрабатывается термоэлектрогенератор Sисточником тепла в котором служит радиоактивный изотоп полония (Ро ). Материал термоэлементов в этом генераторе — теллуриды свинца р и п-типов. Температура горячего спая 593° С, холодного спая — 204° С. Примерно 27 пар термоэлементов. Напряжение при макси- [c.111]

Дальнейшее существенное повышение тепловой экономичности выработки электроэнергии, очевидно, возможно только при применении принципиально новых методов получения электроэнергии, в частности прямого преобразования энергии. В последние годы в этом направлении ведутся интенсивные научно-исследовательские и опытные работы, в результате которых разработан МГД генератор для электростанций большой мощности и уже используемые в космических аппаратах топливные элементы, термоэлектрические и термоэлектронные генераторы. Продолжаются работы по созданию агрегатов значительной мощности из топливных и термоэлектронных элементов. [c.275]

Материал может оказаться в экстремальных температурных условиях — очень высокие температуры (например, для сопла реактивного двигателя, на поверхности летательного аппарата при возвращении в атмосферу, в камерах сгорания гидродинамических генераторов температура больше 3000° С) очень низкие температуры, близкие к абсолютному нулю (температура собственно космического пространства или температура, обусловленная применением криогенного топлива) отмеченный выше перепад температур, связанный с разностью температур теневой и облучаемой солнцем поверхностей корабля. [c.415]

Первое направление связано с разработкой на основе импульсных МГД-генераторов (см. выше) автономных энергоустановок мощностью 10—100 МВт и временем работы до сотен секунд для питания потребителей с форсированными кратковременными режимами работы на авиационных и космических летательных аппаратах. [c.528]

Второе направление — использование МГД-ге-нераторов на летательных аппаратах космического базирования в мощных электроэнергетических установках (МГД-генератор — ядерный реактор, мощность 100—200 МВт, коэффициент преобразования энтальпии до 40 %) [46]. К этому же направлению относится применение МГД-генератора в энергосиловых (двигательных) системах (МГД-генераторы, встроенные в сопло ракетных двигателей) для обеспечения электроэнергией бортовых систем летательных аппаратов или создания высокой удельной тяги. [c.528]

Техническое содержание указанных задач заключается в том, что условия их близки к осуществлению в ядерных ускорителях, магнитных насосах и воздушных течениях в ионизированных слоях атмосферы и осуществляются в магнито-гидродинамических генераторах и космических магнито-гидродинамических явлениях. [c.192]

Развитие атомной энергетики расширило сферы применения термоэлектрических генераторов. С конца пятидесятых годов стали разрабатываться и осуществляться термоэлектрические генераторы, использующие тепло распада радиоактивных изотопов и энергию деления урана в ядерных реакторах. Такие энергетические установки небольшой мощности нашли применение в космических аппаратах, работающих в отрыве от земных энергетических ресурсов, в морском деле (маяки, метеорологические станции) и в других областях техники. В 1964 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова был пущен первый в мире ядерный реактор с термоэлектрическим генератором тока мощностью 500 вт. В начале семидесятых годов обсуждаются атомные термоэлектрические установки мощностью в десятки, сотни и тысячи киловатт. [c.4]

В ФРГ изотопные источники энергии разрабатывают некоторые частные фирмы. В 1965 г. в Мюнхене экспонировалась модель изотопного космического генератора электрической мощностью 50 вт с к. п. д. 6%. В стадии разработки находится установка для спутника электрической мощностью 10 вт на стронции-90. Удельный вес генератора 0,5 кПвт, к. п. д. — 6%, температура горячих спаев кремний-германиевых элементов 830° С, а холодных [c.201]

Интересно, что в результате радиоактивного распада кюрия-242 образуется другой альфа-излучатель — плу-тоний-238, который может быть затем отделен химическим путем и получен в радиохимически чистом виде. А плутоний-238 применяют не только в космических генераторах тока, но и в сердечных стимуляторах. Таким образом, отслужившие свой срок кюриевые генераторы могут служить дополнительным источником для получения изотопически чистого плутония-238. Удачное решение проблемы отходов [c.149]

В работе [164] описаны лабораторные испытания изотопного термоэлектрического генератвра SNAP-19, который использовался на космическом аппарате Nimbus В2. Общий вид генератора показан на рис. 8-19. Испытания генератора проводились на воздухе и в вакууме при мощности нагревателя 570, 630 и 700 Вт. [c.200]

В ряде научно-исследовательских институтов и высших учебных заведений (МАИ, МВТУ, МИФИ, МИХМ, МЭИ) продолжаются интенсивные исследования процессов тепло- и массообмена изучаются физические основы процессов, разрабатываются новые и совершенствуются старые методы расчета. В настоящее время во всем мире актуальны процессы теплообмена летательных аппаратов и в том числе космических многоразового действия в активных зонах реакторов в магнитогидродинамических генераторах (установках для прямого преобразования теплоты в электрическую энергию) в газотурбинных установках. Разрабатываются способы тепловой защиты высокоскоростных летательных аппаратов. [c.4]

На рис. 9.46 приведена кинематическая схема волновой герметичной передачи, посредством которой можно передавать вращательное движение из среды А в агрессивное или безвоздушное пространство R Глу- рис. 9.46 хой гибкий стакан 3 с гибким фланцем герметично прикреплен к стенке 2 (например, приварен). Таким образом пространство А надежно изолировано от среды Б. Передача вращающего момента происходит следующим образом. Ведущий вал 1 с генератором волн h деформирует неподвижное гибкое колесо-стакан 3 с внешним зубчатым венцом, расположенным в средней части стакана. Зубья колеса 3 по вершинам перемещающихся волн зацепляются с зубьями жесткого колеса 4, приводя его и соединенный с ним ведомый вал 5 во вращение. Ни одна другая передача не может так просто решить эту задачу. Передачи такой контрукции находят применение в химической, атомной, космической и других областях техники. [c.229]

Квантовая электроника использует новейшие достижения физики в исследовании квантовых процессов, происходящих внутри атомов и молекул вещества, при которых излучается электромагнитная энергия сверхвысокочастотных колебаний, с длиной волны около одного микрона, т. е. в области инфракрасных колебаний. Создаваемые при этом параллельные световые лучи огромной яркости позволяют сконцентрировать колоссальную энергию в малом объеме. Генераторы и усилители этого типа (лазеры и мазеры) могут быть отличным средством для космической связи и для оптических локаторов. Эти генераторы дают возможность использовать энергию высокой плотности и осуществлять новые впды химических реакций, сварки и плавления тугоплавких веществ и другие высокотемпературные процессы. Разработка новых материалов, обладающих квантово-оптическими свойствами, — одно из основных условий успеха в этой области. [c.4]

Продолжая выполнение программы космических исследований, советские исследовательские организации приступили с 1962 г. к систематическому запуску искусственных спутников Земли серии Космос , снабжаемых измерительно-информационной аппаратурой для регистрации корпускулярных потоков и частиц малых знергий, изучения энергетического состава радиационных поясов и магнитного поля Земли, исследования космических лучей, верхних слоев атмосферы, образования и распределения облачных систем в атмосфере и пр. Помимо получения научной информации на них проводилась отработка оборудования и проверка новых источников энергии для бортовых приборов и аппаратов — радиоизотопных генераторов (см. третью главу второго раздела настоящей книги) и квантового генератора, разработанного под руководством лауреата Ленинской и Нобелевской премий акад. Н. Г. Басова и проф. М. И. Борисенко. Первый спутник серии Космос вышел на орбиту 16 марта 1962 г. К концу июля 1966 г. общее число спутников зтой серии достигло 122. На одном из них ( Космос-110 ), выведенном на эллиптическую орбиту с апогеем 900 км, в течение 22 суток находились подопытные животные (собаки Ветерок и Уголек) проведенный при этом обширный комплекс медико-биологических исследований и последующие наблюдения за состоянием животных после приземления спутника обусловили получение уникальных сведений о реакции организма на длительное пребывание в космическом пространстве при значительном удалении от поверхности Земли. К концу июля 1967 г. число спутников Космос , выведенных на околоземные орбиты, составляло 170, к началу ноября 1968г. их стало 251. [c.427]

Помимо использования радиоизотопов в термоэлектрических генераторах, все больший интерес представ.тяет применение их в космосе и для других целей, в частности для ядерных силовых систем. По типу силовой системы ядерные ракеты подразделяют на несколько классов теплообменные, реакторные (газообразное горючее), импульсные или взрывные, ядерно-электрические (воздушная плазма), термоядерные и системы, использующие эффект отдачи осколков деления. В космической ядерной силовой системе, так же как и в ранее описанных системах, особое внимание обращается на высокотемпературную стабильность, для обеспечения которой необходимо использовать композиционные топлива и высокотемпературные конструкционные материалы для капсулы. Краткий обзор областей применения дан Ротманом [22]. [c.457]

Облицовки часто применяются в космической технике в конструкции радиоизотопных термогенераторов. Они являются частью конструкции капсул — источников теплоты или самого генератора. Обычно они выполняют роль диффузионного барьера для устранения или сведения к минимуму взаимодействия меноду отдельными деталями, такими как аблятор или эмиссионные покрытия. [c.462]

Дж. С. Тоз, В. Д. Брентналл и Г. Д. Менке [213] указывают, что боралюминиевые композиции могут быть применены на космических летательных аппаратах в узлах конструкций, подвергающихся нагреву от реактивной струи двигателя, в герметических кабинах экипажа, для элементов жесткости панелей с солнечными генераторами энергий, кожухов, юбок ракетного двигателя, удлинителей, промежуточных конструкций между ступенями баллистических ракет. Ими же указано, что фирмой Америкэн Рокуэлл (США) исследовано применение боралюминиевых композиций для панелей, расположенных вблизи системы управления отсека технического обслуживания космического корабля Аполлон [214]. [c.232]

Ранее уже упоминалось о возможности использования радиоизотопных генераторов электрической или тепловой энергий в космонавтике Однако, помимо бортовых энергоустановок, радиоактивные источники с успехом могут применяться и в космических двигателях. Такие радиоизотопные ракетные двигатели, использующие энергию радиоактивного распада, в настоящее время уже разработаны (правда, все они развивают довольно малую тягу). Причем наиболее перспективным в этом отношении является применение в качестве радиоактивных источников изотопов трансурановых элементов. Среди них наибольшее распространение получили кюрий-244 (период полураспада 18 лет) и уже упоминавшийся нами плутоний-238 (см. стр. 126). Оказывается, слишком большой период полураспада некоторых радиоизотопов является таким же недостатком, как и слишком малый период полураспада, поскольку от скорости распада зависит скорость выделения энергии. Следовательно, радиоизотоп, выбранный для ра-диоизотопного ракетного двигателя, должен распадаться достаточно быстро, чтобы обеспечить приемлемую скорость выделения энергии (на единицу массы). Вот почему в космонавтике получили широкое распространение трансурановые элементы, в среднем имеющие меньшие периоды полураспада, чем другие радиоизотопы. В частности, поэтому они неоднократно привлекались как вспомогательные радиоактивные источники и при проведении научных экспериментов в космосе. Так, кюрий-242 (период полураспада около 5 месяцев) и эйнштейний-254 служили источниками альфа-частиц в аппаратуре, использовавшейся американскими учеными для химического анализа лунного грунта. Эта аппара- [c.131]

С 1966 г. в США производятся также изотонные генераторы (модули) с ТЭП. Эти модули являются стандартными энергетическими установками для космических кораблей. Имея элек- [c.29]

Датчики [G 01 активного сопротивлени.ч N 27/04 вибраций М 7/00 влажности N 25/56 давления L 23/00-23/32 ионизирующих излучений Т 1/00-1/40 контактного сопротивления R 27/20 линейной скорости Р 3/00-3/68 момента вращения L 3/02-3/22 перемещения D 22/00-22/02 расхода F 1/00-9/02 светового излучения J 1/00-1/60 силы L 1/00-1/26 скоростного напора Р 5/00-5/20 температуры К 1/00-15/00 теплового излучения К 17/00-19/00, J 5/00-5/62 угловой скорости Р 3/00-3/68 уровня F 23/00-23/76 ускорений Р 15/00-15/16) времени в гидравлических и пневматических сервол1еханизмах 21/02 гидравлические и пневматические 5/00) F 15 В горизонта, использование для управления космическими аппаратами В 64 G 1/36, положения и скорости в двигателях или генераторах с бесконтактной коммутацией Н 02 К 29/06 в системах регулирования объемного расширения В 25/04-25/06 турбин D 17/02-17/08) процессов горения F 23 N 5/18) случайных чисел G 07 С 15/00 в смазочных устройствах и системах F 16 N 29/00-29/04 ] [c.71]

Теплообмен излучением играет важную роль в природе и технике. Структура атмосфер планет и звездных атмосфер, рабочий процесс в камерах сгорания и электрических дугах, тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры и искусственных спутников Земли — вот лишь некоторые примеры процессов, в которых теплообмен излучением является определяющим. Поэтому не удивительно, что уже в течение многих десятилетий в этой области проводятся теоретические и прикладные исследования. Опубликован ряд монографий по теплообмену излучением как в Сойетском Союзе, так и за рубежом. Тем не менее в последнее время в научной литературе по теплообмену отмечается повышенный. интерес к теплообмену излучением в связи с его принципиальным значением для таких объектов новой техники, как космические аппараты, энергетические установки, основанные на новых принципах, оптические квантовые генераторы, термоядерные устройства и т. д. Вследствие такого повышенного интереса к практическим приложениям предъявляются новые более строгие требования к теории теплообмена излучением как в отношении описания протекающих процессов, так и в отношении описания сложного теплообмена, происходящего при одновременном переносе тепла излучением, теплопроводностью и конвекцией. В результате математический аппарат современной теории теплообмена излучением существенно усложнился. [c.5]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...