ЯДЕРНЫЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК F03H5/00 

Изобретение относится к энергетике ядерного синтеза, предназначено для космических кораблей. Двигатель содержит ядерный электрический ракетный двигатель (ядерный ЭРД) с электронным электрическим ракетным двигателем (электронный ЭРД), расположенными на космическом корабле.

Прототипом является ядерный ракетный двигатель (ЯРД), использующий энергию деления ядер, который содержит бак с жидким водородом, насос, сопло, выход газов, турбину, тепловыделительные элементы, стержни управления и защитный экран. В ядерном реакторе рабочее тело превращается в высокотемпературный газ, при истечении которого создается тяга (см. Большая Сов. энциклопедия изд. 1978, т. 30, с. 1331).

ЯРД в 22 раза создает меньше энергии, чем при реакции ядерного синтеза литий-6 + нейтрон, и в 84,5 раза меньше, чем при термоядерной реакции дейтерия + тритий. Кроме того, ЯРД образует большое количество радиоактивных отходов, которые являются балластом для космических кораблей.

Использование энергии ядерного ЭРД с электронным ЭРД для получения импульса 2•10⁸ м/с. Ядерный ракетный двигатель содержит бак с водородом, насос, сопло, выход газов и турбину. Отличается тем, что использует энергию ядерного синтеза реактора, расположенного в самом ядерном ЭРД и содержит электронный ЭРД, создающий импульс более 2•10⁸ м/с.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двигателей с расположением на космическом корабле, где: 1 - корпус космического корабля, 2 - отсек космонавтов, 3 - грузовой отсек, 4 - стабилизатор, 5 - энергетический отсек, 6 - нейтронный облучатель, облучает литий-6 медленными нейтронами, 12 - дейтериевый генератор, излучает нейтроны от медленных до 1000 МВТ, облучает водород с образованием дейтерия, 28 - ядерный ЭРД, в котором создается реакция ядерного синтеза с выделением большого количества энергии, нагревающей водород до очень высокой температуры, одновременно является нейтрализатором положительного заряда при работе электронного ЭРД путем поглощения корпусом электронов ионизированного водорода, выходящего из сопла, 34 - бак с жидким водородом, 35 - электронный ЭРД.

На фиг. 2 изображен продольный разрез ядерного ЭРД, где: 6 - нейтронный облучатель, 7 - отражатель нейтронов из оксида бериллия, 8 - замедлитель нейтронов из оксида бериллия, замедляет нейтроны, 9 - плутониевый стержень, излучает нейтроны с энергией 1000 МВт, 10 - литиевая труба с литием-6, 11 - насос закачивает расплавленный литий в нейтронный облучатель, 12 - дейтериевый генератор, 13 - отражатель нейтронов, 14 - выдвижной замедлитель, 15 - плутониевый стержень, может быть использован для облучения нейтронов дейтерия для получения трития, 16 - водородная труба, 17 - компрессор, закачивает водород в дейтериевый генератор, 18 - дейтериевая труба, 19 - дейтериевая труба из баллона, 20 - компрессор, закачивает дейтерий в двигатель, 21 - паровая труба, пар выходит после охлаждения соленоидной катушки и вращает паровую турбину, 22 - турбина вращает электрогенератор, 23 - электрогенератор, вырабатывает электроэнергию, 24 - конденсатор, 25 - насос, закачивает жидкость для охлаждения соленоидной катушки, 26 - водородная труба, 27 - насос закачивает водород в ядерный ЭРД, 28 - ядерный ЭРД, одновременно является реактором ядерного синтеза с выделением энергии, превращающего водород в очень высокотемпературный газ высокого давления, и служит нейтрализатором объемного положительного заряда при работе электронного ЭРД, дающий возможность получать высокий удельный импульс, 29 - кольцевидный катод, 30 - соленоидная катушка, 31 - изолятор и 32 - кольцевидный анод создают асимметричное магнитное поле, ускоряющее ионизированный водород под действием силы Ампера, 33 - магнитное сопло, создает тяговую силу, 34 - бак с жидким водородом.

На фиг. 3 изображен продольный разрез электронного ЭРД, где: 36 - электронный ЭРД, 37 - кольцевидный катод, создает рабочее тело из электронов, имеющие импульс 2•10⁸ м/с, 37 - соленоидная катушка, защищает анод от электронов и вместе с катодом и анодом создает асимметричное магнитное поле, ускоряющее электроны под действием силы Ампера, 38 - кварцевый изолятор, 39 - кольцевидный анод, 40 - магнитное сопло, создает тяговую силу.

Внутри корпуса 1 расположен отсек космонавтов 2, грузовой отсек 3, стабилизатор 4, энергетический отсек, содержащий нейтронный облучатель, соединенный литиевой трубой 10 с ядерным ЭРД. Дейтериевый генератор 12 соединен дейтериевой трубкой 18 с ядерным ЭРД. Паровая труба 21 через турбину 22 с электрогенератором 23, конденсатор 24 и насос 25 возвращается в соленоидную обмотку. Водородная труба 26 через насос 27 соединена с ядерным ЭРД 28, расположенным в верхней части корпуса космического корабля, содержит катод 29, соленоидную катушку 30 вокруг изолятора 31 с кольцевидным анодом 32 и магнитным соплом 33. Внутри корпуса расположен бак с жидким водородом 34. Внизу корпуса расположены электронные ЭРД 35, содержащие кольцевидный катод 36, соленоидную катушку 37 вокруг кварцевого изолятора 38, кольцевидного анода 39 и магниевого сопла 40.

Работа ядерного ракетного двигателя. В ядерном ЭРД происходит реакция ядерного синтеза с выделением энергии, превращающей поступающий водород в очень высокотемпературный газ высокого давления, выходящий из сопла, и создает тяговую силу во время старта. В космическом пространстве включается электронный ЭРД. Образовавшийся положительный объемный заряд нейтрализуется поглощением корпусом космического корабля электронов ионизированного водорода, выходящего из сопла ядерного ЭРД. Электронный ЭРД создает импульс более 2•10⁸ м/с.

Во время реакции ядерного синтеза в ядерном ЭРД выделяется энергия 1 кг лития-6 + нейтрон - 2,37•10¹¹ дж и 1 кг дейтерия + тритий - 1,69•10¹² дж. 1836 кг водорода содержит 1 кг электронов. Импульс ядерного ЭРД более 5•10⁴ м/с. Импульс электронного ЭРД более 2•10⁸ м/с. Создают кинетическую энергию. Ядерный ЭРД - 1836•(5•10⁴ м/с)² : 2 = 4,59•10¹² дж электронного ЭРД. 1 кг •(2•10⁸ м/с)²: 2 = 2•10¹⁶ дж. Кинетическая энергия вне земли = N•m•(V)²/2, где N во сколько раз изменяется объем массы на 1 кг по сравнению веса 1 кг массы на Земле. Космическое пространство характеризуется вакуумом, обладающим минимальной сопротивляемостью летящему телу, находящемуся в состоянии покоя. Исходя из вышеизложенного работающий двигатель будет работать как ускоритель и развивать очень высокую скорость.

Изобретение предназначено для космических кораблей. Двигатель содержит бак с жидким водородом, насос, сопло, выход газов и турбину. Причем двигатель снабжен электронным электрическим ракетным двигателем, расположенным в нижней части корпуса самого двигателя. Корпус его является нейтрализатором положительного объемного заряда возникающего при работе электронного электрического ракетного двигателя. Причем сам двигатель создает реакцию ядерного синтеза с выделением энергии, для нагрева водорода. Использование такого двигателя позволяет, путем поглощения корпусом электронов ионизированного водорода, обеспечивать необходимую силу тяги двигателя и развивать очень высокую скорость летающего аппарата. 3 ил.

Ядерный ракетный двигатель, содержащий бак с жидким водородом, насос, сопло, выход газов и турбину, отличающийся тем, что снабжен расположенным в нижней части корпуса электрическим ракетным двигателем, содержащим кольцевидный анод, соленоидную катушку вокруг кварцевого изолятора, кольцевидного анода, создающего асимметричное магнитное поле, ускоряющее ионизированный водород под действием силы Ампера, и магнитного сопла, причем ядерный ракетный двигатель снабжен нейтронным облучателем и отражателем нейтронов из оксида бериллия, выдвижным замедлителем нейтронов, плутониевым стержнем, излучающим нейтроны, литиевой трубкой с литием-6, и также содержит насос для закачивания лития, дейтериевый генератор, соединенный дейтериевой трубкой с двигателем, водородную трубу, соединяющую конденсатор и паровую турбину с электрогенератором, причем корпус двигателя является нейтрализатором положительного объемного заряда, образующегося при работе электрического ракетного двигателя, а сам двигатель создает реакцию ядерного синтеза с выделением энергии для нагрева водорода.