螺旋通道磁流體推進(jìn)器

1、螺旋通道磁流體推進(jìn)器Spiral Channel MHD Propulsion直管馬鞍型超導(dǎo)磁流體推進(jìn)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但超導(dǎo)線圈與相關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一種螺旋通道磁流體推進(jìn)器的超導(dǎo)線圈簡(jiǎn)單，水流通道相對(duì)復(fù)雜但對(duì)于機(jī)械制造是簡(jiǎn)單的。中科院電工所在1998 年研制了世界上第一艘超導(dǎo)螺旋式磁流體推進(jìn)試驗(yàn)船(HEMS -1)，是一艘在海水中行駛的超導(dǎo)磁流體推進(jìn)船，由于在公開(kāi)資料中沒(méi)有看到螺旋通道磁流體推進(jìn)器的近期新技術(shù)，本課件根據(jù)(HEMS -1)有關(guān)資料對(duì)其基本結(jié)構(gòu)與原理作簡(jiǎn)單介紹。螺旋通道磁流體推進(jìn)器的超導(dǎo)線圈就是一個(gè)圓筒形線圈，圓筒也是水流的通道，通電后圓筒線圈內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與線圈筒軸線平行，但在筒

2、內(nèi)任何方向的電流都不可能使水軸向流動(dòng)，電磁力不可能使水流動(dòng)方向與磁力線方向平行，需要采取某種方法使筒內(nèi)的水轉(zhuǎn)為軸向流出。在圖1中有一個(gè)線圈，在線圈軸線處安裝一個(gè)圓柱面電極（內(nèi)電極），在線圈筒內(nèi)壁面安裝圓筒面電極（外電極），通上直流電，線圈產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，內(nèi)電極接電源正極，外電極接電源負(fù)極，水在電磁力作用下在管內(nèi)做環(huán)形流動(dòng)，見(jiàn)圖1。 圖1-在線圈內(nèi)產(chǎn)生環(huán)形水流怎樣讓環(huán)形的水流變成軸向呢，在線圈筒內(nèi)安裝一塊擋板，擋板以電流方向?yàn)檩S，與磁力線有一定夾角（約45度），擋板攔住了環(huán)形水流，使其轉(zhuǎn)為軸向，見(jiàn)圖2。圖2-線圈內(nèi)環(huán)形水流受擋板作用轉(zhuǎn)為軸向以上過(guò)程用一段3D動(dòng)畫(huà)來(lái)演示，動(dòng)畫(huà)中的紅色箭頭線

3、代表電流方向，藍(lán)色箭頭線代表磁場(chǎng)方向，運(yùn)動(dòng)的綠色小球代表水流走向。螺旋通道磁流體推進(jìn)器原理動(dòng)畫(huà)實(shí)際的螺旋通道磁流體推進(jìn)器內(nèi)不是簡(jiǎn)單的幾塊擋板實(shí)現(xiàn)水流的轉(zhuǎn)向，是在線圈筒內(nèi)建立螺旋通道，螺旋通道部件中部是中軸體，在中軸體上繞有螺旋片，形成螺旋通道，在通道前端還有幾片導(dǎo)流片，在后端有幾片整流片，螺旋片、整流片、導(dǎo)流片均由絕緣材料制作，圖3是螺旋通道部件的結(jié)構(gòu)。水從螺旋通道前端進(jìn)入經(jīng)前端導(dǎo)流片后進(jìn)入螺旋通道，前端導(dǎo)流片的作用使進(jìn)入螺旋通道的水較平穩(wěn)，不出現(xiàn)渦流或湍流，水經(jīng)過(guò)通道螺旋段后到后端整流片，使流出的水由螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為軸向流動(dòng)。圖3-螺旋通道磁流體推進(jìn)器的螺旋通道結(jié)構(gòu)把螺旋通道部件安裝在線圈筒內(nèi)，在通道螺旋段中軸安裝有內(nèi)電極，在線圈筒內(nèi)壁安裝有外電極，線圈安裝在線圈罩內(nèi)，線圈罩內(nèi)充液態(tài)氮，使線圈處在超導(dǎo)溫度狀態(tài)。圖4-螺旋通道磁流體推進(jìn)器結(jié)構(gòu)使超導(dǎo)線圈進(jìn)入超導(dǎo)勵(lì)磁狀態(tài)，接通直流電源，內(nèi)電極接正，外電極接負(fù)，海水在電磁力作用下做環(huán)形流動(dòng)，但在螺旋片導(dǎo)流下海水沿螺旋通道前進(jìn)，經(jīng)整流片轉(zhuǎn)為軸向從出口流出，這個(gè)過(guò)程在螺旋通道磁流體推進(jìn)器動(dòng)畫(huà)演示。這艘超導(dǎo)螺旋式磁流體推進(jìn)試驗(yàn)船的超導(dǎo)磁