KR20220026748A - Electric field thruster and its method of generating thruster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전기력만으로 추력을 생성하는 전기 추력기와 추력 생성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 축 상에 축을 중심으로 하여 동심원으로 표면적이 비대칭 상태인 3개의 금속 전극을 일 열로 배치하고 양극 전기, 음극 전기, 양극 전기 순서대로 고전압을 공급하면 전극 표면적이 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로 추력이 생성되는 추력기에 관한 것이다.The present invention relates to an electric thruster and a method for generating thrust that generate thrust only with electric force, and more particularly, three metal electrodes with asymmetric surface areas are arranged in a row on one axis and concentrically centered on the axis, and the anode electric , It relates to a thruster that generates a thrust from a large electrode surface area to a narrow side when a high voltage is supplied in the order of negative electricity and positive electricity.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.The content described below merely provides background information related to the present invention and does not constitute the prior art.
일반적으로 위성이나 우주선에서 궤도 전이나 자세 제어에 사용되는 추력기는 대부분 화석 연료를 사용하여 그 팽창력으로 추력을 얻는 구조로 되어있다.In general, thrusters used for orbital pre-orbit or attitude control in satellites or spacecraft have a structure that uses fossil fuels to obtain thrust through its expansion force.
최근에 연구 개발되고 있는 전기 추력기도 홀효과[Hall effect]나 이온, 또는 플라즈마 형태의 불활성 기체(예컨대, 제논/Xe)를 사용한다. Electric thrusters that have been recently researched and developed use the Hall effect, ions, or inert gases in the form of plasma (eg, xenon/Xe).
제조비용과 발사 비용을 합하여 수천억 원이 소요되는 대형 위성을 발사할 때, 예를 들면 5톤 정도 중량의 위성은 약 2톤 정도가 위성 본체이고 3톤 정도가 그 위성의 궤도를 확보하고 자세를 제어하는데 사용되는 화석 연료이다.When launching a large satellite that costs hundreds of billions of dollars in total manufacturing cost and launch cost, for example, a satellite weighing about 5 tons has about 2 tons of the satellite body, and about 3 tons of securing the satellite's orbit and attitude fossil fuels used to control
위성 자체의 수명이나 고장이 없어도 추력기 연료가 소진되면 위성의 수명은 끝나고 폐기 된다.Even if there is no life or failure of the satellite itself, if the thruster fuel is exhausted, the life of the satellite ends and it is discarded.
구체적으로 현재 대부분의 위성은 화석 연료를 사용하는 추력 장치를 사용하고 있다. 예를 들어 4.5톤의 정지위성의 경우 약 2.5톤이 연료 무게이다. 1.5톤 정도를 궤도 확보에 쓰고 약 1톤 정도를 위성의 궤도 유지와 자세 제어에 사용한다. 연료가 떨어지면 위성의 수명도 끝나고 폐기된다.Specifically, most of the current satellites are using fossil fuel-powered thrusters. For example, for a geostationary satellite of 4.5 tons, about 2.5 tons of fuel weighs. About 1.5 ton is used to secure orbit, and about 1 ton is used to maintain orbit and control the attitude of the satellite. When the fuel runs out, the life of the satellite ends and it is discarded.
지구에서 벗어나 달이나 화성 및 소행성, 다른 행성을 탐사할 때는 추력은 약하나 비추력이 좋은 이온엔진이나 홀효과 엔진을 사용하는 추력기의 사용빈도가 최근 들어 높아지고 있다. 이 또한 연료인 불활성 가스(예를 들어 제논(Xe)가스)를 사용하고 연료가 다 소모되면 위성을 제어할 수 없어 폐기 된다.When exploring the moon, Mars, asteroids, and other planets away from Earth, the frequency of use of thrusters using ion engines or Hall effect engines with low thrust but good specific thrust has been increasing recently. It also uses an inert gas (eg, xenon (Xe) gas) as a fuel, and when the fuel is exhausted, the satellite cannot be controlled and is discarded.
따라서, 연료 없이 전기장이나 전자기파를 이용한 추력기 개발은 여러 연구기관에서 시도하고 개발 중이다.Therefore, the development of thrusters using electric fields or electromagnetic waves without fuel is being attempted and developed by several research institutes.
NASA의 이글웍스 연구팀의 헤롤드 화이트 박사가 제안하고 개발 중인 방법은 물리학자 미구엘 알쿠비에레가 1994년 발표한 ‘워프 주행 : 일반 상대성 하에서의 초고속 여행’이라는 제목의 논문에 등장한 이론을 발전시켜 추력을 생성하는 장치를 개발하는 것이고, 그 밖에도 본 출원의 발명자의 특허등록 제 10-1859333호의 시험 자료에서와 같이 유도되는 전자기장에서의 추력생성 방법과 장치, NASA에서 발표한 “Anomalous Thrust Production from an RF Test Device Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum”, EM DRIVE 시험 논문: 공동 케비티에서 전자기파 복사로 생성되는 추력 시험 자료, 카시미르 효과나 마흐 효과를 이용하는 추력생성 시험 등 많은 연구 경험이 자료로 발표되고 있다.The method proposed and being developed by Dr. Harold White of NASA's Eagle Works research team develops the theory that physicist Miguel Alcuviere published in 1994 entitled 'Warp Driving: High-Speed Travel under General Relativity' to generate thrust. In addition, as in the test data of the inventor's patent registration No. 10-1859333 of the present application, the method and apparatus for generating thrust in an induced electromagnetic field, and "Anomalous Thrust Production from an RF Test Device" published by NASA Measured on a Low-Thrust Torsion Pendulum”, EM DRIVE test paper: Many research experiences are being published as data, such as thrust test data generated by electromagnetic radiation in a common cavity, and thrust generating test using the Casimir effect or Mach effect.
명확한 물리학적 이론에 여지가 있으나 나타나는 물리적 현상은 실험으로 재현되고 있다.Although there is room for clear physical theories, the physical phenomena that appear are being reproduced through experiments.
NASA에서 이론적으로 증명되고 개발 중인 램 이동(Lamb Shift)의 에너지 차이를 이용한 추력 장치 개발은 에너지 추출은 증명되고 추력 생성 장치는 개발 중인 것으로 발표되고 있고, US 10,135,366,B2 특허도 전자장으로 이동하는 수단을 포함하고 있으며, 이처럼 순수 전기력으로 추력을 생성하는 연구가 이루어지고 있으나, 상용화 수준의 성과로 발표된 자료는 없다.The development of a thrust device using the energy difference of the Lamb Shift, which is theoretically proven and developed by NASA, has been announced that energy extraction is proven and a thrust generating device is being developed, and the US 10,135,366,B2 patent is also a means of moving with an electromagnetic field. There are studies that generate thrust with pure electric power, but there is no published data as a result of commercialization.
따라서, 친환경적이면서도 에너지 효율을 높이기 위한 상용화 수준의 추력기가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a commercial-grade thruster to be environmentally friendly and to increase energy efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 하나의 축 상에 축을 중심으로 하여 동심원으로 표면적이 비대칭 상태인 3개의 금속 전극을 일 열로 배치하고 양극 전기, 음극 전기, 양극 전기 순서대로 고전압을 공급하면 전극 표면적이 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로 추력이 생성되는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the conventional problem, by arranging three metal electrodes with an asymmetric surface area in a row in a concentric circle on one axis and centered on the axis, positive electricity, negative electricity, positive electricity To provide a thruster and a method for generating thrust thereof in which a thrust is generated from a wide electrode surface area to a narrow electrode surface area when a high voltage is sequentially supplied.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 위성이나 우주선의 궤도 전이나 자세 제어에 사용되는 화석 연료를 사용하지 않고 우주 공간에서 태양광 발전으로 얻는 순수 전기력만으로 추력을 발생시키는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to solve the problems of the prior art, and the thrust is generated only with pure electric power obtained from solar power in outer space without using fossil fuels used for orbital orbital control or attitude control of satellites or spacecraft. It is to provide a thruster for generating the thrust and a method for generating the thrust.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 화석 연료를 사용하지 않는 추력 장치를 사용하여 위성이나 우주선의 중량을 감소시킴으로써 발사 비용을 포함하는 제반 비용을 절감할 수 있는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to solve the conventional problems, and by using a thrust device that does not use fossil fuels to reduce the weight of satellites or spacecraft, it is possible to reduce all costs including launch costs. To provide a thruster and a method for generating thrust thereof.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래의 문제를 해결하고자 하는 것으로, 태양으로부터 언제나 공급받을 수 있는 전기 동력원을 사용함으로써, 위성이나 우주선의 수명을 설계 수명만큼 보장하고, 연료의 고갈로 기능이 정지되거나 폐기되는 위성으로 인한 우주 쓰레기의 발생을 줄이며, 한정된 연료 때문에 발생하는 충돌의 위험도 회피하여, 우주 환경을 깨끗하게 유지하는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공하는 것이다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to solve the conventional problems, and by using an electric power source that can always be supplied from the sun, the lifespan of the satellite or spacecraft is guaranteed as long as the design lifespan, and the function is reduced due to exhaustion of fuel. It is an object of the present invention to provide a thruster that reduces the generation of space debris due to stationary or discarded satellites and avoids the risk of collision caused by limited fuel, thereby keeping the space environment clean and a thrust generating method thereof.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 전기장 추력기는,Electric field thruster according to a feature of the present invention for solving these problems,
하나의 축 상에 제1 전극과 제2 전극, 제3 전극이 소정 간격을 두고 축 중심으로 원형 고리 형태로 형성되며,On one axis, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are formed in a circular ring shape around the axis at a predetermined interval,
상기 제3 전극은 제1 전극과 제2 전극보다 전극 표면적이 큰 것을 특징으로 한다.The third electrode is characterized in that the electrode surface area is larger than that of the first electrode and the second electrode.
상기 제1 전극과 제3 전극은 양극 전원에 연결되고, 제2 전극은 음극 전원에 연결되는 것을 특징으로 한다.The first electrode and the third electrode are connected to a positive power supply, and the second electrode is connected to a negative power supply.
상기 제1 전극과 제2 전극, 그리고 제3 전극은 입력되는 전압과 비례하여 간격이 조절된다.The distance between the first electrode, the second electrode, and the third electrode is adjusted in proportion to the input voltage.
상기 제1 전극과 제2 전극, 그리고 제3 전극은 동심원 상에 환상형 고리 형태로 형성된다.The first electrode, the second electrode, and the third electrode are formed in the form of an annular ring on concentric circles.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 전기장 추력기의 추력 생성방법은,Thrust generation method of an electric field thruster according to a feature of the present invention for solving these problems,
전기장 추력기의 추력 생성방법으로서, A method for generating thrust of an electric field thruster, comprising:
환상 선형 고리 형태의 양극 전극인 제1 전극과 원형 관통 관 형태의 다른 양극 전극인 제3 전극 사이에 환상 고리 형태의 음극 전극인 제2 전극이 일직선상에 위치하여 전기력선을 압축하는 단계:A step of compressing the electric field of force by placing the second electrode, which is an annular annular annular anode electrode, in a straight line between the first electrode, which is an anode electrode in the form of an annular linear annular ring, and a third electrode, which is another anode electrode, which is another anode electrode in the form of a circular penetrating tube;
상기 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극이 고전압의 작용으로 단락이 일어나지 않도록 소정 간격으로 배치하는 단계를 포함한다.and disposing the first electrode, the second electrode, and the third electrode at predetermined intervals so that a short circuit does not occur due to the action of a high voltage.
본 발명의 실시예에서는, 하나의 축 상에 축을 중심으로 하여 동심원으로 표면적이 비대칭 상태인 3개의 금속 전극을 일 열로 배치하고 양극 전기, 음극 전기, 양극 전기 순서대로 고전압을 공급하면 전극 표면적이 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로 추력이 생성되는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when three metal electrodes with asymmetric surface areas are arranged in a row in a concentric circle with respect to the axis on one axis and high voltage is supplied in the order of positive electricity, negative electricity, and positive electricity, the electrode surface area is wide It is possible to provide a thruster in which thrust is generated from side to side and a method for generating thrust thereof.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 위성이나 우주선의 궤도 전이나 자세 제어에 사용되는 화석 연료를 사용하지 않고 우주 공간에서 태양광 발전으로 얻는 순수 전기력만으로 추력을 발생시키는 추력기 및 그의 추력생성 방법을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, a thruster that generates thrust only with pure electric power obtained from solar power in outer space without using fossil fuels used for orbital pre-orbit or posture control of satellites or spacecraft, and a method for generating thrust thereof can do.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 화석 연료를 사용하지 않는 추력 장치를 사용하여 위성이나 우주선의 중량을 감소시킴으로써 발사 비용을 포함하는 제반 비용을 절감할 수 있는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, a thruster capable of reducing all costs including launch costs by reducing the weight of a satellite or a spacecraft by using a thrust device that does not use fossil fuels and a method for generating thrust thereof can be provided. there is.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 태양으로부터 언제나 공급받을 수 있는 전기 동력원을 사용함으로써, 위성이나 우주선의 수명을 설계 수명만큼 보장하고, 연료의 고갈로 기능이 정지되거나 폐기되는 위성으로 인한 우주 쓰레기의 발생을 줄이며, 한정된 연료 때문에 발생하는 충돌의 위험도 회피하여, 우주 환경을 깨끗하게 유지하는 추력기 및 그의 추력 생성방법을 제공할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, by using an electric power source that can always be supplied from the sun, the lifespan of the satellite or spacecraft is guaranteed as long as the design lifespan, and the function of the space debris caused by the satellite is stopped or discarded due to depletion of fuel. It is possible to provide a thruster and a method for generating thrust thereof that reduce generation and avoid the risk of collision caused by limited fuel to keep the space environment clean.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기장 추력기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 추력기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기장 추력기에 전원공급을 하기 위한 구성을 보인 도면이다.1 is a block diagram of an electric field thruster according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an electric field thruster according to another embodiment of the present invention.
3 is a view showing a configuration for supplying power to an electric field thruster according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various other forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기장 추력기의 구성도이다.1 is a block diagram of an electric field thruster according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기장 추력기의 구성도이다.2 is a block diagram of an electric field thruster according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기장 추력기에 전원공급을 하기 위한 구성을 보인 도면이다.3 is a view showing a configuration for supplying power to an electric field thruster according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기장 추력기(10)는 축(401)과 지지대(405)에 각각 다른 표면적을 가진 제1 전극(110), 제2 전극(120) 그리고 제3 전극(130)이 환상 고리형으로 형성된다.Referring to FIG. 1 , an
그리고 외부의 직류 고전압 공급 장치가 제1 전극(110), 제2 전극(120) 그리고 제3 전극(130)에 연결된다.And an external DC high voltage supply device is connected to the
상기 제1 전극(110)과 제3 전극(130)은 직류 고전압 양극에 연결되고 제2 전극(120)은 직류 고전압 음극에 연결된다.The
제1 전극(110)은 양극 전원이 연결되며 원형 고리 형태로서 선속 집전체로 형성된다.The
제2 전극(120)은 음극 전원과 연결되며 원형 고리 형태로서 선속 집전체로 형성된다.The
제3 전극(130)은 양극 전원과 연결되며 원통 고리 형태로서 제1 전극(110)과 제2 전극(120)에 비해 표면적의 크기가 상대적으로 커야 한다.The
각 전극은 축과 평행하게 같은 지름의 크기를 갖는다. Each electrode has the same diameter dimension parallel to the axis.
각 전극에 연결되는 전원은 고압 직류 전원으로 공급된다.Power connected to each electrode is supplied as a high-voltage DC power supply.
제1 전극(110)과 제3 전극(130) 사이에 있는 제2 전극(120)은, 전기력 선속의 탄성이 제3 전극(130)으로 인하여 압축되어 제1 전극(110)으로 연결된다. The
바람직하게는, 상기 제1 전극(110)과 제2 전극(120) 표면적을 1로 했을 때 제3 전극(130)의 표면적과 1:1,000 비례를 형성한다. Preferably, when the surface area of the
제1 전극 내지 제2 전극, 제3 전극(110, 120, 130)은 표면적 크기로 추력을 조절한다. 또한, 극판과 극판 사이 거리로 추력을 조절한다. 제3 전극(130)은 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)보다 표면적이 커야 한다.The first to second electrodes and the
제2 전극(120)은 음극 전원으로 연결되어야 한다. 제1 전극(110) 및 제3 전극(130)은 양극 전원으로 연결된다.The
제1 전극, 제2 전극, 제3 전극(110, 120, 130)의 극판의 표면적 차이는 제1 전극(110)이나 제2 전극(120)의 표면적 크기를 1로 할 경우 제3 전극(130)은 극심한 비대칭으로 1,000배가 될 수도 있다.The difference in the surface area of the electrode plates of the first electrode, the second electrode, and the
이것은 출력을 높이는 방법과 출력을 조절하는 방법으로 사용된다.It is used as a way to increase the output and as a way to regulate the output.
추력의 방향은 제3 전극(110)에서 제1 전극(130) 쪽으로 진행되며 표면적이 큰 쪽에서 작은 쪽으로 힘이 생성된다.The direction of the thrust proceeds from the
상기 제2 전극(120)과 제3 전극(130)을 하나의 시스템으로 하여 제2 전극(120)에 음극 고전압을 연결하고 제3 전극(130)에 양극 고전압을 연결하여 전력을 공급했을 때 제2 전극(120) 방향으로 추력이 발생한다. When the
각 전극과 전극 사이 간격은 단락이 일어나지 않도록 일정한 거리를 두고 배치한다. 제2 전극(120)과 제3 전극(130)의 표면적 비례가 1:1,000 정도일 때 1,000W의 전력을 공급하면 약 25μN의 추력이 발생한다.The distance between each electrode is arranged at a certain distance so that a short circuit does not occur. When the ratio of the surface area between the
본 발명의 실시예에서 도면에 표시된 제2 전극(120)과 제3 전극(130)을 하나의 시험 시스템으로 설정하고 제2 전극에 양극 전원을 연결하고 제 3전극에 음극 전원을 연결하여 전기를 공급하면 추력이 생성되고 추력의 방향은 제3 전극에서 제2 전극 쪽으로 발생 된다. 그런데 공급 전기의 극이 바뀌어도 추력의 방향은 같은 현상이 나타난다. 즉, 제2 전극(120)과 제3 전극(130)에 연결되는 전극의 전기적 성질이 양극이나 음극에 상관없이 추력의 발생 방향은 전극의 표면적이 큰 쪽에서 작은 쪽으로 발생한다.In an embodiment of the present invention, the
시험체 구성을 제2 전극(120) 앞쪽에다가 제2 전극(120)과 같은 표면적으로 제1 전극(110)을 설치하여 양극 전원을 연결하고, 제2 전극(120)에 음극 전원을 연결하며, 제3 전극(130)에 양극 전원을 연결한 다음 1,000W 전력을 공급하면, 전기 시험 때 보다 약 100배 정도 증강된 25mN의 추력이 발생한다. 이러한 실험 결과는 이론적 해석의 여지를 남겨두지만 쿨롱력이 극화된 상태로 나타나는 현상이라고 해석할 수 있다. In the configuration of the test specimen, the
시험체 구성을 각 전극의 표면적을 상기 시험 장치보다 10배 정도 확장하여 시험한 결과 추력 발생도 10배 정도인 250mN 추력이 발생 되는 것을 확인할 수 있다.As a result of testing the configuration of the specimen by extending the surface area of each electrode by about 10 times that of the test device, it can be confirmed that 250mN thrust, which is about 10 times the generation of thrust, is generated.
1톤의 위성이 250Km 상공에서 궤도 유지와 자세 제어를 하기 위해 25mN의 추력이 필요하다. A 1 ton satellite needs 25mN of thrust to maintain its orbit and control its attitude at an altitude of 250km.
따라서 본 발명의 실시예는 상용화가 가능하며, 앞으로 우주 공간을 이동하는 모든 비행체에 이동 수단으로 전기장 추력기를 제공할 수 있다.Therefore, the embodiment of the present invention can be commercialized, and an electric field thruster can be provided as a moving means for all aircraft moving in outer space in the future.
또한, 필요에 따라 각 전극의 표면적의 크기를 조절하거나 공급되는 전압의 크기를 조절하여 추력을 높이거나 낮출 수 있다. 또한, 하나의 축 상에 동심원이 같은 3개의 전극을 배치하여 추력을 조절할 수도 있다. In addition, the thrust may be increased or decreased by adjusting the size of the surface area of each electrode or the magnitude of the supplied voltage as needed. In addition, the thrust may be adjusted by arranging three electrodes with the same concentric circles on one axis.
본 발명의 실시예는 순수 전기력만으로 구동되며 전력 공급원은 태양광 발전으로 충당할 수 있다. 비교적 안전한 탄소14를 사용하는 베타 전지를 사용하는 경우 태양계탐사에서 시간 구애를 받지 않는 탐사를 할 수도 있다.The embodiment of the present invention is driven only by pure electric power, and the power source can be supplied by solar power generation. If you use a beta cell that uses relatively safe carbon 14, you can do time-free exploration in the solar system.
도 3을 참조하면, 전기장 추력기(10)는 운동 방향에서부터 양극에 연결되는 제1 전극(110)과 음극에 연결되는 제2 전극(120), 그리고 양극에 연결되면서 제2 전극(120)보다 표면적이 매우 큰 제3 전극(130)으로 추력 부분이 형성되고, 전원공급장치(500)의 DC 전원을 전원소스로 하여 양극 전원이 연결된 고전압 발생기(520)와 음극 전원이 연결된 강유전체 다결정 세라믹이 내장된 전하 증폭기(510)가 추력 튜브인 전극(110, 120, 130)에 연결된다.Referring to FIG. 3 , the
전원공급장치(500)는 태양열을 이용하여 전원을 공급하는 장치일 수 있다.The
고전압 발생기는 양극 극에 연결되는 환형 제1 전극(110) 및 제3 전극(130)에 전압을 공급하기 위한 것이며. 추력 튜브의 제1 전극(110) 및 제2 전극(120)은 높은 전하로 나타나기 때문에 축(401)과 지지대(405)는 절연 세라믹으로 구성된다. The high voltage generator is for supplying voltage to the annular
또한 각 전극의 집전체 사이에 단락이 일어나지 않는 구조로 조립되어야 하므로 축과 지지대로 조립된 구조물은 절연체로 구성된다.In addition, the structure assembled with the shaft and the support is composed of an insulator since it must be assembled in a structure in which a short circuit does not occur between the current collectors of each electrode.
본 발명에 적용되는 물리적 이론을 상세히 설명하면 다음과 같다.The physical theory applied to the present invention will be described in detail as follows.
물리적 현상으로 전하가 원자의 궤도에 포획되어 가상 입자로 존재할 때 쿨롱력은 원자의 최외각 궤도 전자의 에너지 크기로 결정되고, 가상 입자가 원자에서 이탈할 때 유도 전하의 전압 크기가 그보다 클 때 이탈한다. 이때 에너지는 상호 작용으로 운동을 유도한다.As a physical phenomenon, when electric charge is trapped in an atom's orbit and exists as a virtual particle, Coulomb's force is determined by the energy size of the atom's outermost orbital electron. do. At this time, energy induces motion through interaction.
DC 전원으로부터 공급된 전기는 고전압 발생기를 거쳐 고리형 전극에 전압을 축적한다.Electricity supplied from DC power goes through a high voltage generator and accumulates a voltage on the annular electrode.
축(401)은 커넥터로 지지부와 조립된다.The
전하 증폭기는 다결정 강유전체 세라믹 재료를 내장한 강유전체 음극의 전자 방출 소스로부터 에너지가 극화된 전자를 공급받아 출력을 증강시킬 수 있다.The charge amplifier may receive polarized electrons from an electron emission source of a ferroelectric cathode embedded with a polycrystalline ferroelectric ceramic material to increase the output.
이러한 구성을 가진 전기장 추력기의 동작은 다음과 같다.The operation of the electric field thruster having this configuration is as follows.
먼저, 전원 공급장치(500)가 전하 증폭기(510)에 펄스전류를 공급하고, 고전압 발생기(520)에 전원을 공급한다.First, the
그러면, 직류 전원 공급장치(500)로부터 전류를 받아 고전압 발생기가 고전압을 생성하고 제1 전극(110) 및 제3 전극(130)에 양극 전기를 공급한다.Then, the high voltage generator receives the current from the
또한, 유전체에 의해 유도되는 전하 증폭기(510) 장치가 전하를 증폭시켜 제2 전극(120)에 -전원으로 공급한다. 이때, 음극 전원으로부터 양극 전원으로 이동하는 전하가 많을수록 추력기의 추력이 증가한다. 그리고, 추력기의 추력은 전압 및 전류에 비례하고, 전극 표면 면적에 비례하고, 전극 사이 거리에는 반비례한다.In addition, the
방전 흐름이 전하의 독립적인 흐름으로 유지되어야 한다. 즉, 단락으로 통전이 되면 추력이 발생하지 않는다. The discharge flow must be maintained as an independent flow of charge. That is, if electricity is energized by a short circuit, no thrust is generated.
여기서, 펄스 전압은 단락을 방지하고 출력을 높이는데 쓰인다.Here, the pulse voltage is used to prevent a short circuit and increase the output.
쿨롱 인력이 작용하는 하나의 지지체로 연결된 -극과 +극 사이에 질량보다 큰 운동량을 가진 전하가 원자의 외각 궤도 고리 전자에 일시적으로 일정한 속도 운동량을 가진 전하에 원자의 인력보다 큰 전압을 가하면 운동량이 보존된 전하는 이탈하면서 쿨롱 인력으로 운동을 유도하여 추력을 발생시킨다.When a charge with a momentum greater than the mass between the -pole and the +pole connected by a single support with coulombic attraction acts temporarily on an electron in the outer orbital ring of an atom, and a voltage greater than the attraction of the atom is applied to a charge with constant velocity momentum, the momentum As this conserved charge escapes, it induces motion by Coulomb attraction to generate thrust.
또한, 도 2에 도시된 것과 같이 하나의 축 상에 동심원이 같은 전극을 중첩 배치하여 출력을 증강할 수도 있다.Also, as shown in FIG. 2 , the output may be increased by overlapping electrodes with the same concentric circles on one axis.
도 2에 도시된 중첩된 복수의 전극(110)(210)은 양극 전극으로서 같은 극성으로 연결되고, 전극(120)(220)은 음극 전극으로서 같은 극성으로 연결되며, 전극(130)(230)은 양극 전극으로서 같은 극성으로 연결되어 전력을 공급받는다.The plurality of overlapping
이 경우, 추력 증강을 위해 동심원의 튜브인 전극(110, 120, 130)을 중심으로 다중 튜브(210, 220, 230)로 구성된다.In this case, it is composed of a multi-tube (210, 220, 230) centering on the electrodes (110, 120, 130) that are concentric tubes to enhance the thrust.
본 발명의 실시예에서는, 하나의 축 상에 축을 중심으로 표면적이 비대칭 상태인 3개의 금속 전극을 일 열로 배치하고 양극 전기, 음극 전기, 양극 전기 순서대로 고전압을 공급하면 전극 표면적이 넓은 쪽에서 좁은 쪽으로 추력이 생성된다.In an embodiment of the present invention, when three metal electrodes having an asymmetrical surface area are arranged in a row on one axis and high voltage is supplied in the order of positive electricity, negative electricity, and positive electricity, the electrode surface area moves from the wide side to the narrow side. thrust is generated.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 위성이나 우주선의 궤도 전이나 자세 제어에 사용되는 화석 연료를 사용하지 않고 우주 공간에서 태양광 발전으로 얻는 순수 전기력만으로 추력을 발생시킨다.In addition, in the embodiment of the present invention, the thrust is generated only by pure electric power obtained from solar power in outer space without using fossil fuels used for orbital pre-orbit or posture control of satellites or spacecraft.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 화석 연료를 사용하지 않는 추력 장치를 사용하여 위성이나 우주선의 중량을 감소시킴으로써 발사 비용을 포함하는 제반 비용을 절감할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, by using a thrust device that does not use fossil fuels to reduce the weight of a satellite or a spacecraft, all costs including launch costs can be reduced.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 언제나 태양으로부터 공급받을 수 있는 전기 동력원을 사용함으로써 위성이나 우주선의 수명을 설계 수명만큼 보장하고, 연료의 고갈로 기능이 정지되거나 폐기되는 위성으로 인한 우주 쓰레기의 발생을 줄이며, 한정된 연료 때문에 발생하는 충돌의 위험도 회피하여 우주 환경을 깨끗하게 유지할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, by using an electric power source that can be supplied from the sun at any time, the lifespan of the satellite or spacecraft is guaranteed as long as the design lifespan, and the function of the satellite is stopped or discarded due to depletion of fuel. The space environment can be kept clean by reducing energy consumption and avoiding the risk of collisions caused by limited fuel.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.
Claims (7)
상기 제3 전극은 제1 전극과 제2 전극보다 전극 표면적이 큰 것을 특징으로 하는 전기장 추력기.On one axis, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are formed in a circular ring shape around the axis at a predetermined interval,
The third electrode is an electric field thruster, characterized in that the electrode surface area is larger than that of the first electrode and the second electrode.
상기 제1 전극과 제3 전극이 양극 전원에 연결되고, 제2 전극이 음극 전원에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기장 추력기.The method of claim 1,
The electric field thruster, characterized in that the first electrode and the third electrode are connected to a positive power supply, and the second electrode is connected to a negative power supply.
상기 제1 전극과 제2 전극, 그리고 제3 전극이 입력되는 전압과 비례하여 추력이 생성되는 전기장 추력기.The method of claim 1,
An electric field thruster in which thrust is generated in proportion to a voltage input to the first electrode, the second electrode, and the third electrode.
상기 제1 전극과 제2 전극, 그리고 제3 전극이 동심원 상에 환상형 고리 형태로 형성되는 전기장 추력기.The method of claim 1,
An electric field thruster in which the first electrode, the second electrode, and the third electrode are formed in an annular ring shape on concentric circles.
상기 제3 전극은 제1 전극과 제2 전극보다 전극 표면적이 큰 것을 특징으로 하고,
상기 제1 전극과 제2 전극 및 제3 전극이 축 중심으로 동심원상에 반지름이 다른 전극으로 중첩 배치된 것을 특징으로 하는 전기장 추력기.On one axis, the first electrode, the second electrode, and the third electrode are formed in a circular ring shape around the axis at a predetermined interval,
The third electrode is characterized in that the electrode surface area is larger than that of the first electrode and the second electrode,
The electric field thruster, characterized in that the first electrode, the second electrode, and the third electrode are overlapped with electrodes having different radii on a concentric circle with respect to an axis.
동심원이 같은 중첩된 전극은 같은 전기적 성질로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기장 추력기.6. The method of claim 5,
An electric field thruster, characterized in that the same concentric overlapping electrodes are connected with the same electrical properties.
환상 고리 형태의 양극 전극인 제1 전극과 원형 관통관 형태의 다른 양극 전극인 제3 전극 사이에 환상 고리 형태의 음극 전극인 제2 전극이 일 직선상에 위치하여 전기력선을 압축하는 단계:
상기 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극이 고전압의 작용으로 단락이 일어나지 않도록 소정 간격으로 배치하는 단계를 포함하는 전기장 추력기의 추력 생성방법.A method of generating a thrust of an electric field thruster, comprising:
Compressing the electric force line by placing the second electrode, which is an annular annular anode electrode, in a straight line between the first electrode, which is an anode electrode in the form of an annular ring, and a third electrode, which is another anode electrode, which is another anode electrode, in the form of a circular through tube;
and disposing the first electrode, the second electrode, and the third electrode at predetermined intervals so that a short circuit does not occur due to the action of a high voltage.
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