JPH01244174A - Hollow cathode for electron impact type ion thruster - Google Patents
Hollow cathode for electron impact type ion thrusterInfo
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- JPH01244174A JPH01244174A JP63068183A JP6818388A JPH01244174A JP H01244174 A JPH01244174 A JP H01244174A JP 63068183 A JP63068183 A JP 63068183A JP 6818388 A JP6818388 A JP 6818388A JP H01244174 A JPH01244174 A JP H01244174A
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- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
この発明は、例えば、人工衛星等の宇宙航行体に搭載さ
れて二次推進系として用いられる電子衝撃型イオンスラ
スタのホローカソードに関する。[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a hollow electron impact type ion thruster that is mounted on a space vehicle such as an artificial satellite and used as a secondary propulsion system. Concerning the cathode.
（従来の技術）
近時、宇宙開発の分野においては、長寿命で、大形の宇
宙航行体の開発が行われており、これにともなって比推
力の大きい電子衝撃型イオンスラスタが開発されている
。ところで、このようなイオンスラスタにあっては、そ
の寿命の長期化と共に、その推力を可変設定可能に構成
することが要請されるもので、特に、この要請との関係
において、その電子源として使用するホローカソードの
長寿命化と共に、信頼性の高い動作制御が要求される。(Prior art) Recently, in the field of space development, large-sized spacecraft with long lifespans have been developed, and along with this, electron impact ion thrusters with large specific impulses have been developed. There is. Incidentally, such an ion thruster is required to have a long service life and to be able to set its thrust force variably. In addition to extending the lifespan of hollow cathodes, highly reliable operation control is required.
第２図はこのような従来の電子衝撃型イオンスラスタの
ホローカソードを示すもので、作動ガス１が流入される
インサート２には、その周囲部に温度制御用のヒータ３
が設けられ、その放出側にオリフィス４の基部が取着さ
れる。そして、オリフィス４の先端部とイオンスラスタ
本体５の陽極６との間にはインサート２に対して正の電
位を形成するキーパ７が所定の間隔を有して配設される
。Figure 2 shows a hollow cathode of such a conventional electron impact type ion thruster.The insert 2 into which the working gas 1 flows is equipped with a heater 3 for temperature control around the insert 2.
is provided, and the base of the orifice 4 is attached to the discharge side thereof. A keeper 7 that forms a positive potential with respect to the insert 2 is disposed at a predetermined distance between the tip of the orifice 4 and the anode 6 of the ion thruster body 5.
上記構成において、イオンスラスタを駆動させる場合は
、先ずヒータ３が駆動されてインサート２が電子放出可
能な温度に加熱制御される。すると、インサート２とキ
ーパ７間の放電が許容されてインサート２．キーパ７間
の放電が開始される。In the above configuration, when driving the ion thruster, the heater 3 is first driven to control heating of the insert 2 to a temperature at which electrons can be emitted. Then, the discharge between the insert 2 and the keeper 7 is allowed, and the insert 2. Discharge between the keepers 7 is started.
同時に、陽極６には、インサート２に対して正の電位が
加えられる。この結果、インサート２とイオンスラスタ
本体５の陽極６との間には放電が起り、イオンスラスタ
が作動される。この際、インサート２には、該インサー
ト２とイオンスラスタ本体５の陽極６との間に発生する
放電にともなう放電エネルギが付与されて、その温度が
上昇するため、そのヒータ３の駆動が一旦停止されて温
度を一定に保つように駆動制御される。At the same time, a positive potential is applied to the anode 6 with respect to the insert 2. As a result, a discharge occurs between the insert 2 and the anode 6 of the ion thruster body 5, and the ion thruster is activated. At this time, the insert 2 is given discharge energy due to the discharge generated between the insert 2 and the anode 6 of the ion thruster main body 5, and its temperature rises, so the drive of the heater 3 is temporarily stopped. The drive is controlled to keep the temperature constant.
ところが、上記電子衝撃型イオンスラスタでは、その構
成上、インサート２とイオンスラスタ本体５の陽極６と
の間の放電電力を選択的に変えてイオンスラスタの推力
を変化させるように制御した場合、そのインサート２に
付与される放電エネルギが放電電力の変化に対応して変
化するため、放電電力に対応した最適な動作温度の確保
が困難となることにより、その寿命が短命となるという
問題を有していた。これは、大形のイオンスラスタの場
合、その放電エネルギも大きいことで、特に、大きな問
題となる。However, due to the structure of the electron impact type ion thruster, when the thrust of the ion thruster is controlled to be changed by selectively changing the discharge power between the insert 2 and the anode 6 of the ion thruster body 5, the Since the discharge energy given to the insert 2 changes in response to changes in the discharge power, it becomes difficult to secure an optimal operating temperature corresponding to the discharge power, resulting in a shortened lifespan. was. This becomes a particularly big problem in the case of large ion thrusters, since their discharge energy is also large.
（発明が解決しようとする課題）
以上述べたように、従来の電子衝撃型イオンスラスタの
ホローカソードでは、推力を可変させるように制御する
と、その放電電力に対応した最適動作温度の確保が困難
となるため、その寿命が短命となるという問題を有して
いた。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the hollow cathode of the conventional electron impact type ion thruster, when the thrust is controlled to be variable, it is difficult to ensure the optimum operating temperature corresponding to the discharge power. Therefore, there was a problem that its lifespan was short.
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な
構成で、かつ、放電電力の変化に対応した最適動作温度
の確保を実現し得ようにして、長寿命化を図り得るよう
にした電子衝撃型イオンスラスタのホローカソードを提
供することを目的とする。This invention has been made in view of the above circumstances, and has a simple configuration that can ensure an optimal operating temperature that corresponds to changes in discharge power, thereby extending the service life. The purpose of the present invention is to provide a hollow cathode for an electron impact type ion thruster.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
この発明は周囲部にヒータが設けられ、一方から作動ガ
スが流入されるインサートと、このインサートの他方端
に設けられるオリフィスと、このオリフィスとイオンス
ラスタ本体の陽極間に前記インサートに対応して設けら
れるキーパと、前記オリフィスに設けられ、該オリフィ
スの温度に対応して放熱面積が可変設定される放熱部材
とを備えて電子衝撃型イオンスラスタのホローカソード
を構成したものである。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention includes an insert provided with a heater around its periphery and into which a working gas is introduced from one end, an orifice provided at the other end of the insert, and an orifice provided at the other end of the insert. An electron impact ion thruster comprising: a keeper provided between the anodes of the ion thruster main body in correspondence with the insert; and a heat radiation member provided in the orifice, the heat radiation area of which is variably set in accordance with the temperature of the orifice. It consists of a hollow cathode.
（作用）
上記構成によれば、放熱部材は、放電にともなってオリ
フィスの温度が上昇すると、その放熱面積を拡大させて
、多量の熱量を放熱し、放電電力に対応した最適動作温
度を確保する。また、オリフィスの温度が低下すると、
前記放熱部材は、その放熱面積を自動的に縮小して放熱
量を減少せしめ、同様に放電電力に対応した最適動作温
度を確保する。従って、動作温度は推力の可変制御にと
もなう放電電力に対応した最適温度が確保され、可及的
に長寿命化が実現する。(Function) According to the above configuration, when the temperature of the orifice rises due to discharge, the heat dissipation member expands its heat dissipation area, dissipates a large amount of heat, and secures the optimum operating temperature corresponding to the discharge power. . Also, when the orifice temperature decreases,
The heat dissipation member automatically reduces its heat dissipation area to reduce the amount of heat dissipation, and also ensures an optimum operating temperature corresponding to the discharge power. Therefore, the operating temperature is ensured at an optimum temperature corresponding to the discharge power accompanying the variable control of thrust, and the lifespan is extended as much as possible.
（実施例）
以下、この発明の実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第１図はこの発明の一実施例に係る電子衝撃型イオンス
ラスタのホローカソードを示すもので、作動ガス１０が
流入されるインサート１１には、その周囲部に温度制御
用のヒータ１２が設けられ、その放出側にオリフィス１
３の基部が取着される。FIG. 1 shows a hollow cathode of an electron impact type ion thruster according to an embodiment of the present invention, in which an insert 11 into which a working gas 10 is introduced is provided with a heater 12 for temperature control around the insert 11. , orifice 1 on its discharge side
The base of 3 is attached.
このオリフィス１３の先端部には形状記憶合金、あるい
はバイメタル等で形成される放熱部材１４が配設される
。この放熱部材１４はオリフィス１３が所定の温度に到
達すると、図中破線で示すように、その放熱面積が拡大
され、該オリフィス１３の温度が一定値まで低下すると
、図中実線で示す如く放熱面積が縮小される。また、オ
リフィス１３の先端部とイオンスラスタ本体１５の陽極
１６との間にはインサート１１に対して正の電位を形成
するキーパ１７が所定の間隔を有して配設される。A heat radiating member 14 made of shape memory alloy, bimetal, or the like is disposed at the tip of the orifice 13. When the orifice 13 reaches a predetermined temperature, the heat radiation area of the heat radiation member 14 is expanded as shown by the broken line in the figure, and when the temperature of the orifice 13 decreases to a certain value, the heat radiation area is expanded as shown by the solid line in the figure. is reduced. Further, a keeper 17 that forms a positive potential with respect to the insert 11 is disposed at a predetermined distance between the tip of the orifice 13 and the anode 16 of the ion thruster body 15.
上記構成において、イオンスラスタを駆動させる場合は
、先ずヒータ１２が駆動され、インサート１１が電子放
出可能な温度に加熱制御される。In the above configuration, when the ion thruster is driven, the heater 12 is first driven to control heating of the insert 11 to a temperature at which electrons can be emitted.
すると、インサート１１とキーパ１７間放電が許容され
てインサート１１．キーパ１７間の放電が開始される。Then, the discharge between the insert 11 and the keeper 17 is allowed, and the insert 11. Discharge between the keepers 17 is started.
同時に、陽極１６には、インサート１１に対して正の電
位が加えられる。この結果、インサート１１とイオンス
ラスタ本体１５の陽極１６との間には放電が起り、イオ
ンスラスタが作動される。この際、インサート１１及び
オリフィス１３には、インサート１１とイオンスラスタ
本体１５の陽極１６との間に生じた放電にともなう放電
エネルギが付与されて、その温度が上昇する。At the same time, a positive potential is applied to the anode 16 with respect to the insert 11. As a result, a discharge occurs between the insert 11 and the anode 16 of the ion thruster body 15, and the ion thruster is activated. At this time, the insert 11 and the orifice 13 are given discharge energy due to the discharge generated between the insert 11 and the anode 16 of the ion thruster body 15, and their temperature increases.
そして、オリフィス１３が所定の温度に到達すると、放
熱部材１４が展開する如く変化して（図中破線で示す）
、その放熱面積が拡大される。これにより、インサート
１１及びオリフィス１３の熱量は放熱部材１４を介して
多量に放熱され、初期の適正動作温度が確保される。When the orifice 13 reaches a predetermined temperature, the heat dissipating member 14 expands (as shown by the broken line in the figure).
, its heat dissipation area is expanded. As a result, a large amount of heat from the insert 11 and the orifice 13 is radiated through the heat radiating member 14, and an appropriate initial operating temperature is ensured.
また、上記放電電力が変化してオリフィス１３の温度が
一定値まで低下すると、放熱部材１４は折畳まれる如く
変形して（図中実線で示す）、その放熱面積が縮小され
る。この結果、オリフィス１３は、放熱部材１４を介し
て放熱される放熱量が減少されて、所望の最適動作温度
が確保される。Further, when the discharge power changes and the temperature of the orifice 13 decreases to a certain value, the heat radiation member 14 deforms as if folded (indicated by a solid line in the figure), and its heat radiation area is reduced. As a result, the amount of heat radiated from the orifice 13 via the heat radiating member 14 is reduced, thereby ensuring a desired optimum operating temperature.
このように、上記電子衝撃型イオンスラスタのホローカ
ソードは、放熱面積が温度に対応して可変する放熱部材
１４をオリフィス１３に設け、オリフィス１３の温度の
上昇にともなって、放熱面積が拡大され、温度の低下に
ともなって、放熱面積が縮小されるように構成したこと
により、その放電電力が可変されても、常に、最適な動
作温度を確保することがで、きるため、可及的に長寿命
化が図れる。In this way, the hollow cathode of the electron impact type ion thruster is provided with the heat dissipating member 14 in the orifice 13 whose heat dissipation area varies depending on the temperature, and as the temperature of the orifice 13 increases, the heat dissipation area is expanded. By configuring the structure so that the heat dissipation area is reduced as the temperature decreases, even if the discharge power is varied, the optimal operating temperature can always be ensured, making it possible to operate for as long as possible. The service life can be extended.
なお、この発明は上記実施例に限ることなく、その他、
この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し
得ることは勿論のことである。Note that this invention is not limited to the above embodiments, but also includes
It goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
［発明の効果］
以上詳述したように、この発明によれば、簡易な構成で
、かつ、放電電力の変化に対応した最適動作温度の確保
を実現し得ようにして、長寿命化を図り得るようにした
電子衝撃型イオンスラスタのホローカソードを提供する
ことができる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, it is possible to achieve a long life with a simple configuration and to ensure an optimum operating temperature in response to changes in discharge power. A hollow cathode for an electron impact type ion thruster can be provided.
第１図はこの発明の一実施例に係る電子衝撃型イオンス
ラスタのホローカソードを示す構成図、第２図は従来の
電子衝撃型イオンスラスタのホローカソードを示す構成
図である。
１０・・・作動ガス、１１・・・インサート、１２・・
・ヒータ、１３・・・オリフィス、１４・・・放熱部材
、１５・・・イオンスラスタ本体、１６・・・陽極。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
１３・オリフィス １７・ キーパ
第１図FIG. 1 is a block diagram showing a hollow cathode of an electron impact type ion thruster according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a hollow cathode of a conventional electron impact type ion thruster. 10... Working gas, 11... Insert, 12...
- Heater, 13... Orifice, 14... Heat radiation member, 15... Ion thruster body, 16... Anode. Applicant's Representative Patent Attorney Takehiko Suzue 13. Orifice 17. Keeper Figure 1
Claims (1)
れるインサートと、このインサートの他方端に設けられ
るオリフィスと、このオリフィスとイオンスラスタ本体
の陽極間に前記インサートに対応して設けられるキーパ
と、前記オリフィスに設けられ、該オリフィスの温度に
対応して放熱面積が可変設定される放熱部材とを具備し
たこと特徴とする電子衝撃型イオンスラスタのホローカ
ソード。An insert provided with a heater around the periphery and into which working gas is introduced from one end, an orifice provided at the other end of the insert, and a keeper provided corresponding to the insert between the orifice and the anode of the ion thruster main body. A hollow cathode for an electron impact type ion thruster, comprising: a heat dissipation member provided in the orifice and whose heat dissipation area is variably set in accordance with the temperature of the orifice.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068183A JPH01244174A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Hollow cathode for electron impact type ion thruster |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63068183A JPH01244174A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Hollow cathode for electron impact type ion thruster |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244174A true JPH01244174A (en) | 1989-09-28 |
Family
ID=13366413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63068183A Pending JPH01244174A (en) | 1988-03-24 | 1988-03-24 | Hollow cathode for electron impact type ion thruster |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01244174A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357747A (en) * | 1993-06-25 | 1994-10-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Pulsed mode cathode |
| CN105228331A (en) * | 2007-09-14 | 2016-01-06 | 塔莱斯电子***有限公司 | Electrostatic ion accelerator arrangement |
-
1988
- 1988-03-24 JP JP63068183A patent/JPH01244174A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5357747A (en) * | 1993-06-25 | 1994-10-25 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Pulsed mode cathode |
| CN105228331A (en) * | 2007-09-14 | 2016-01-06 | 塔莱斯电子***有限公司 | Electrostatic ion accelerator arrangement |
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