ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ
ELECTRIC POWER STATION

Настоящее изобретение относится к области энергетики и может найти применение в качестве электростанции.
Известен термогенератор ТГК-3, содержащий 20-линейную керосиновую лампу, теплопередатчик, два блока термобатарей, вытяжную трубу, ребра охлаждения. Напряжение анодной батареи 2 В, ток анодной батареи 2 А, напряжение накальной батареи 2 В, ток накальной батареи 0,5 А, расход керосина 60-70 г/час (Справочник радиолюбителя./Под ред. А.А.Куликовского, изд.3, М.-Л., Государственное энергетическое издательство, 1961, с.318-319, рис.16-1).
Недостатками известного термогенератора ТГК-3 являются: небольшой ток и напряжение на выходе, низкий КПД, большие тепловые потери, загрязнение окружающей среды продуктами горения.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией термогенератора ТГК-3.
Известна также дизель-генераторная установка ДГА-100-2, содержащая раму, на которой установлены дизельный двигатель с топливным баком, генератор электрического тока, посредством соединительной муфты, связанный с дизельным двигателем, пульт управления. Число оборотов дизеля 1500, мощность дизель-генератора 100 кВт, род тока - переменный 230 В и 400 В (Государственный Комитет Совета Министров СССР по автоматизации и машиностроению, 1 серия, Машиностроение и автоматика, Дизелестроение, М., ЦБТИ, 1961, с.71-76, рис.10).
Известная дизель-генераторная установка ДГА-100-2, как наиболее близкая по технической сущности и достигаемому полезному результату, принята за прототип.
Недостатками известной дизель-генераторной установки, принятой за прототип, являются: большие тепловые потери, потери на трение в дизельном двигателе, использование органического топлива, сильный шум при работе, загрязнение окружающей среды выхлопными газами.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией дизель-генераторной установки.
Целью настоящего изобретения является повышение технических и эксплуатационных характеристик генераторной установки.
Указанная цель согласно изобретения обеспечивается тем, что дизельный двигатель заменен атмосферным ионным двигателем, содержащим круглый цилиндрический корпус, имеющий впускную полость, которая через воздушный фильтр соединена с атмосферой, внутрь которого вставлен ротор в форме цилиндрического тела вращения, выполненного заодно с валом, пропущенным в отверстие передней крышки, второй конец которого установлен в подшипнике задней крышки корпуса, причем ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены подпружиненные лопасти, продольная ось которого смещена вниз относительно продольной оси круглого цилиндрического корпуса таким образом, что наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью круглого цилиндрического корпуса, кроме того выпускная полость атмосферного ионного двигателя выполнена, как одно целое, с корпусами нескольких электрических ионных насосов, одинаковых по конструкции, оканчивающихся общей выпускной трубой, причем каждый из них содержит ионизатор атмосферного воздуха, ускоряющее устройство и нейтрализатор, которые посредством коммутирующего устройства подключены к ядерно-изотопным батареям, размещенным в батарейном отсеке, каждая из которых представляет собой герметичный металлический корпус, являющийся одним из выводов, из которого выкачан воздух, а внутри установлен эмиттер с изолированным от корпуса выводом, выполненным из металла, содержащего радиоактивные изотопы α или β эмиссии, причем рабочим телом атмосферного ионного двигателя является атмосферный воздух.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фигуре 1 изображен общий вид электростанции, на фигуре 2 - устройство ядерно-изотопной батареи, на фигуре 3 - общий вид атмосферного ионного двигателя, на фигуре 4 - вид на атмосферный ионный двигатель спереди, на фигуре 5 - вид на атмосферный ионный двигатель сверху, на фигуре 6 - устройство воздушного фильтра, на фигуре 7 - поперечный разрез атмосферного ионного двигателя, на фигуре 8 - схема принципа действия атмосферного ионного двигателя.
Предлагаемая электростанция содержит раму 1, на которой размещены силовая установка 2, вал которой соединен с ведущим валом разъединительной муфты 3, генератор электрического тока 4 с возбудителем 5. Вал генератора соединен с ведомым валом разъединительной муфты. На раме закреплен отсек для высоковольтных батарей 6, в котором размещены ядерно-изотопные батареи 7. Пульт управления 8 с ящиком для подключения потребителей 9 закреплен на раме и электрически соединен с генератором, ядерно-изотопными батареями и атмосферным ионным двигателем, представляющим собой силовую установку. Он содержит круглый цилиндрический корпус 10, имеющий впускную полость 11, закрытую боковой крышкой 12, которая через впускную трубу 13 и воздушный фильтр соединена с атмосферой. Круглый цилиндрический корпус закрыт передней 14 и задней 15 крышками, внутрь которого вставлен ротор 16 в форме цилиндрического тела вращения, выполненный заодно с валом 17, один конец которого пропущен в отверстие передней крышки, а второй конец установлен в подшипнике задней крышки. Ротор имеет радиальные пазы, в которые вставлены подпружиненные лопасти 18. Продольная ось ротора смещена вниз относительно продольной оси круглого цилиндрического корпуса таким образом, что наружная поверхность ротора контактирует с внутренней поверхностью круглого цилиндрического корпуса. Выпускная полость 19 атмосферного ионного двигателя выполнена, как одно целое, с несколькими корпусами 20 электрических ионных насосов, одинаковых по конструкции, закрытых боковыми крышками 21, оканчивающихся общей выпускной трубой 22. Внутренняя поверхность корпусов электрических ионных насосов выложена слоем керамики 23.
Каждый электрический ионный насос содержит ионизатор атмосферного воздуха 24, источник электронов 25, ускоряющее устройство 26, соленоид закрутки 27, выходную разделительную сетку 28, замедляющий электрод 29 и нейтрализатор 30. Все электроды электрического ионного насоса соединены с клеммами клеммовой коробки 31, а последняя подключена через коммутирующее устройство 32 к ядерно-изотопным батареям, одинаковым по конструкции.
90
Каждая ядерно-изотопная батарея содержит металлический корпус 33 герметично закрытый, из которого выкачан воздух. Внутрь корпуса вставлен эмиттер 34, выполненный из металла, содержащего соли радиоактивного элемента, вывод 35 которого изолирован от корпуса. Радиоактивным элементом может быть, например, стронций (Sr) α или β эмиссии. Корпус имеет вывод 36. Напряжение батареи 360000 вольт (О ядерно-изотопных батареях. см. В.Фильштих Топливные элементы. Пер. с немецкого С.К.Бычковского, Ю.А.Мазитова и др./Под. ред. проф. В.С.Багоцкого, М.: Мир, 1968, с.339, рис.7.2). Воздушный фильтр содержит корпус 37, сверху к которому на некотором расстоянии прикреплена крышка 38. Внутри корпус разделен на две части перегородкой 39, не доходящей до конца. Снизу к ней прикреплен излучатель ультразвука 40, электрически соединенный с генератором ультразвука 41, установленного снаружи на корпусе. Снизу к корпусу прикреплена съемная крышка 42. Рабочим телом атмосферного ионного двигателя является атмосферный воздух (Об реактивных двигателях, работающих по принципу электрического ионного насоса Н.Н.Боброва, Э.Ф.Богданов, Ю.А.Бочаров и др., Машиностроение, Терминологический словарь./Под общей редакцией М.К.Ускова, Э.Ф.Богданова, М.: Машиностроение, 1995, с.151, рис.13и (б)).
Работа электростанции.
Перед запуском силовой установки 2 ее необходимо отключить от генератора электрического тока 4 посредством разъединительной муфты 3. Затем коммутирующим устройством 32 включить один из электрических ионных насосов, на фигуре 8 показано пунктиром, подключив к нему ядерно-изотопные батареи 7. При этом в ионизаторе атмосферного воздуха 24 происходит ударная объемная ионизация атмосферного воздуха, а источник электронов 25 создает облако быстро движущихся электронов, которые перемешиваются в объеме соленоидом закрутки 27 и ионизируют атомы атмосферного воздуха. В результате образуются ионы воздуха, которые под действием электрического поля начинают с большой скоростью двигаться в направлении выходной разделительной сетки 28. Далее они проходят через замедляющий электрод 29, уменьшая свою скорость, а достигнув нейтрализатора 30, отбирают у него недостающие электроны и превращаются в нейтральные атомы, продолжая по инерции движение в сторону выпускной трубы 22, подталкиваемые следующей порцией ионизированного воздуха (фиг.8). Атмосферный воздух из впускной полости 11 начинает давить с силой F на лопасть 18, поворачивая ее вместе с ротором 16 и валом 17. После поворота ротора 16 на некоторый угол атмосферный воздух, находящийся между двух лопастей 18, попадает в выпускную полость 19, а затем в ионизатор атмосферного воздуха 24, где он будет ионизирован и все начнется сначала. Таким образом, атмосферный воздух будет на впускной полости 11 перемещаться в выпускную полость 19 и удаляться из последней электрическими ионными насосами в выпускную трубу 22, образуя непрерывно в выпускной полости 19 разрежение и тем самым, обеспечивая непрерывное вращение вала 17. Перед тем, как попасть во впускную полость 11, атмосферный воздух проходит очистку в воздушном фильтре. Через окна, образованные верхней крышкой 38 и корпусом 37, атмосферный воздух попадает в правый канал (фиг.6) и движется в направлении, показанном стрелкой. Достигнув нижней части, он попадает в область действия ультразвукового излучателя 40, питаемого от генератора ультразвука 41. Под действием ультразвука частицы пыли ударяются друг о друга, слипаются в более крупные частицы и при движении по круговой траектории в нижней части корпуса 37 под действием центробежной силы отбрасываются вниз на съемную крышку 42, а очищенный атмосферный воздух поднимается вверх по левому каналу и поступает во впускную трубу 13 атмосферного ионного двигателя. Последовательно включив два остальных электрических ионных колеса и достигнув необходимой частоты вращения, включается разъединительная муфта 3 и генератор электрического тока 4 с возбудителем 5 начинают работать и вырабатывать электроэнергию. Регулирование частоты вращения вала 17 атмосферного ионного двигателя осуществляется путем включения или отключения того или иного электрического ионного насоса или путем увеличения или уменьшения напряжения на электродах электрических ионных насосов за счет подключения или отключения дополнительных ядерно-изотопных батарей 7 (не показано). Для остановки атмосферного ионного двигателя необходимо отключить ядерно-изотопные батареи 7 посредством коммутирующего устройства 32.
Данная электростанция может быть использована в местах, куда доставка топлива затруднена или невозможна.
Положительный эффект: не требует органического топлива, не загрязняет окружающую среду, меньший уровень шума при работе, быстрый запуск при отрицательных температурах, длительный срок службы ядерно-изотопных батарей.