[發明專利]同軸螺桿供料真空電弧推進器

有效

• 申請號: 201780044301.6
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN109476381B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: I·克朗豪斯
• 申請（專利權）人: 泰克尼恩研究和發展基金有限公司
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40;F03H1/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡洪貴

一種真空電弧推進器裝置，具有設置在同心絕緣體管內的陰極桿，和位于絕緣體管的遠端邊緣處通過絕緣體管與陰極桿分開的陽極電極。受控的供料機構使陰極以螺旋運動朝向遠端出口平面移動，陰極在其向前移動時旋轉。陰極桿固定在無頭螺桿段的中心，該無頭螺桿段在裝置的圓柱形壁的內表面上的螺紋內旋轉。由于侵蝕速率集中在出口平面處，螺旋作用路徑使陰極環境周圍能夠均勻侵蝕并且使陰極能夠與徑向侵蝕速率相匹配的直線運動。供料速率和推力與可由脈沖頻率調節的輸入功率成比例。

技術領域

本發明涉及提供特別是用于衛星的軌跡校正的低推力火箭推進力的真空電弧推進器的領域。

背景技術

真空電弧推進器(VAT)是小型低功率電的火箭推進裝置，其為空間飛行器提供推力能力。重要用途包括：用于納米衛星的主要推進力，納米衛星通常定義為質量小于10千克的那些納米衛星，以及用于較大空間飛行器的精細姿態控制、軌道形成維護和阻力補償。典型的VAT包括陽極、絕緣體和陰極。VAT的工作方式類似于火花塞，其具有從陽極到陰極產生的電弧。焦耳加熱和離子轟擊加熱的組合維持發射電子和蒸發陰極材料所需的溫度。電弧和陰極之間的這種相互作用導致陰極材料以高速從其表面被噴射。這產生了一種高效、低功率和緊湊的推進裝置。因此陰極起到固體推進劑的作用并在操作過程中被消耗。低壓電源(有利地是感應電源)提供從陰極點發出的電弧的產生。在該陰極點中，陰極材料通過強壓力梯度被蒸發、電離并被加速為等離子體。這種具有其電源的VAT的一個例子示出在授予J.Schein等人的“Vacuum Arc Plasma Thrusters with Inductive Energy StorageDriver(具有感應能量存儲驅動器的真空電弧等離子體推進器)”的US6,818,853中。然而，由于陰極隨時間的侵蝕，該過程最終被中斷。因此，傳統VAT的使用壽命受到限制，并且其作為空間飛行器推進器的應用因此受到限制。

作為用于改進VAT使用壽命的一種解決方案，在授予M.Keidar等人的“Micro-Cathode Thruster and a Method of Increasing Thrust Output for a Micro-CathodeThruster(微陰極推進器和用于增加微陰極推進器的推力輸出的方法)”的US8,875,485中已經描述了磁性增強的微陰極推進器(MCT)。然而，為了使MCT有效地工作，它需要0.1-0.3T級的強磁場，并且這樣的高磁場不僅涉及顯著的質量和體積增加，而且還可能干擾車載磁傳感器，并引起顯著的磁扭矩干擾。這兩種效應都會影響小型和緊湊型空間飛行器，例如納米衛星尤其不利。另外，MCT供料機構基于將陰極推靠表面的壓縮彈簧，并且完全取決于陰極侵蝕輪廓。陰極的直線前進與混亂或隨機建立的侵蝕輪廓之間的不受控制的耦合可能導致供料機構堵塞。

因此，需要一種具有長使用壽命的可靠的非磁性的輕質的VAT，以克服現有技術的VAT的一些缺點。

本部分和說明書的其它部分中提到的每個出版物的公開內容均通過引用以其整體并入本文。

發明內容