🗊Презентация Создание системы термоакустический двигатель - линейный генератор

Состояние разработок по созданию системы «термоакустический двигатель - линейный генератор» В последнее десятилетие достаточно активно развиваются исследовательские работы по созданию электромеханических систем на основе термоакустических двигателей и линейных электрических генераторов при решении задач разработки принципиально новых СЭП для КА и установок для сжижения и разделения газов на основе термоакустического эффекта. Имеются сведения о разработке в США фирмой Northrop Grumman Space and Technology, Space & Electronics Group (One Space Park, Redondo Beach, CA 90278) при поддержке Los Alamos National Laboratory, Condensed Matter and Thermal Physics (MST-10, MS-K764, Los Alamos, NM 87545) в рамках контракта NAS3-01103 CDRL 3f с NASA опытного образца термоакустического двигателя - линейного генератора космического назначения. Генератор имеет электрическую мощность 116 Вт постоянного тока при общей массе 13.9 кг, т.е. начальную удельную мощность 8.3 Вт/кг. При тепловой мощности изотопного источника 500 Вт суммарный КПД генератора составляет 23% .

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop Grumman Space and Technology

Конструкция термоакустического двигателя с номинальной акустической мощностью 143 Вт фирмы Northrop Grumman Space and Technology

Энергетические показатели и перспективы разработки КПД собственно термоакустического двигателя, преобразующего тепло изотопного плутониевого источника в энергию акустических колебаний удовлетворителен и составляет 30% . Для систем СЭП КА большей мощности следует ожидать увеличения КПД термоакустического двигателя и, следовательно, системы«термоакустический двигатель – линейный генератор» (ТАД – ЛГ) в целом.  Успех опытного образца термоакустического генератора космического назначения определил активизацию зарубежных работ по созданию систем СЭП для КА на основе термоакустического эффекта. В данном докладе представлены исследования по определению возможных технических характеристик для применения энергетических установок КА на основе системы ТАД – ЛГ.

Структура системы ТАД -ЛГ Система «термоакустический двигатель - электрический генератор» для КА состоит из следующих структурных единиц:   источника тепловой энергии (изотопного нагревателя);   термоакустического двигателя, преобразующего тепло в энергию акустических колебаний;   холодильника-излучателя.   преобразователя энергии акустических волн в электрическую энергию (альтернатора - линейного генератора переменного тока);   вентильного преобразователя переменного тока в постоянный.

Структурная схема ТАД - ЛГ

Типичная компоновка термоакустического двигателя и линейного генератора (альтернатора)

Теплообмен в ТАД-ЛГ

Компоновка линейного генератора

Конструкция оппозитного ТАД – ЛГПМ 1,6 – магнитопровод, 2 - обмотка, 3 – постоянные магниты, 4 – индуктор, 5 – корпус ЛГПМ, 7,9 – мембрана, 8 – шток, 9 – холодильник-излучатель,10 – термоакустический двигатель.

Вариант конструкции ЛГПМ

Картина распределения магнитного поля ЛГПМ

Распределение магнитных потоков. Эквивалентная схема магнитной цепи ЛГПМ Независимо от положения индуктора в системе существуют магнитные потоки трех видов: 1. Потоки рабочего зазора 2. Потоки краевого эффекта 3. Потоки рассеяния

Временные диаграммы магнитных потоков ЛГ

Данные лабораторного образца

Оценка необходимого объема постоянного магнита

Особенности проектирования ЛГПМ

Особенности определения соотношений ширины магнита и немагнитного промежутка

Алгоритм расчетной модели ЛГПМ

Стенд с лабораторным образцом ЛГПМ

Внешняя характеристика лабораторного образца

Энергетическая характеристика лабораторного образца

Данные расчета типоразмеров ЛГПТ