Модель ионолета

В какие только дали космоса не забрасывает землян в фантастических романах. Звездные корабли их, как правило, носят звучные названия, но если присмотреться к энергетическим установкам, большинство из них не что иное, как ионолеты. Откуда же черпают они энергию для полетов на столь гигантские расстояния? Что движет их с такими громадными скоростями?

Давайте посмотрим модель ионолета. Вы даже не поверите, насколько прост принцип его действия. Совсем как у лампы-диода! Металлические иглы, заряженные отрицательно, находятся над сеткой, заряженной положительно (см. рис. 1). Ионы воздуха между электродами благодаря разности потенциалов переносятся к сетке, отдавая ей свой заряд. Электростатическое поле ускоряет их движение, они беспрепятственно проникают сквозь сетку и уносятся дальше, образуя тягу.

Электростатический двигатель работает без шума и вибраций, не имеет движущихся частей, потому практически вечен. Летательный аппарат, оснащенный таким двигателем, может двигаться в любом направлении, зависать, разворачиваться на месте. Конечно, о грузоподъемности его пока говорить не приходится. Это, напомним, модель, она поднимает лишь свой собственный вес. Но кто знает, может, за такими двигателями будущее?

Внимательно изучите рисунок 2, основа модели — кольцо из тонкой ивовой лозы, расщепленной пополам или на треть и тщательно высушенной. Внутри кольца из тонкого алюминиевого или медного провода натягивается сетка, как на теннисной ракетке. Диаметрально противоположно устанавливаются два изолятора из оргстекла, на которые натягивается медная шина. Она представляет собой медный провод с припаянными к нему иглами. С них и стекает интенсивно заряд.

Но откуда же взять питание, как зарядить электроды? Изготовить источник постоянного тока с напряжением 15 — 25 кВ. Простейшая схема устройства приведена на рисунке 3 Она состоит из понижающего сетевого трансформатора с диодным мостом, преобразователя и умножителя напряжения.

Выпрямленное напряжение с сетевого трансформатора ТР 1 поступает на вход преобразователя с самовозбуждением, собранного по двухтактной схеме на транзисторах П210. Их коллекторные выводы соединены с обмоткой 1, а выводы базы — с обмоткой 2. Резистор Р1 и конденсатор С2 обеспечивают необходимый режим работы.

На выходах обмотки 1 появляется переменное напряжение частотой 3000 — 4000 Гц. Оно повышается в сотни раз вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора и подается на схему умножения, состоящую из высоковольтных диодов Д1001 и конденсаторов фильтра типа К73-13 емкостью 2200 пФ, рассчитанных на напряжение не менее 12 кВ. Выпрямленное напряжение подается на электроды модели.

Повышающий трансформатор Тр2 намотан на ферритовом сердечнике от телевизионного строчного трансформатора (ТВС-А, ТВС-В, ТВС-110). состоящего из двух половинок (рис. 4). Высоковольтная обмотка 3 наматывается на каркасе, склеенном из стеклотекстолита, электрокартона или оргстекла толщиной 1 мм. Ширина каркаса — не менее 30 мм. Обмотка содержит 8000 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,08-0,1 мм. Можно воспользоваться проводом ПЭЛ или ПЭВ.

Намотка производится виток к витку, с изолирующей тонкой фторопластовой пленкой или лако-тканью каждого слоя. Следите, чтобы витки верхних слоев не соприкасались с нижними. Для первичных обмоток изготовьте втулку из плотного картона. Обмотка 1 содержит 14 витков провода ПЭЛ 0,8, а обмотка 2 — 6 витков такого же провода с отводом от середины. Обмотки желательно покрыть парафином и обмотать изолентой. В каркасы вставьте половинки сердечника и стяните их креплением от строчного трансформатора.

Повышающий трансформатор можно намотать и на обычном железном сердечнике типа Ш-20 с толщиной набора 30 мм. Общий каркас делается из плотного картона, гетинакса или текстолита. Сначала наматываются обмотки 1 и 2 (соответственно 20 витков ПЭЛ 1,2 и 16 витков ПЭЛ 0,5 — обе с отводом от середины) и покрываются парафином, а сверху закрываются слоем изолирующей ленты толщиной 1 мм. Затем наматывается обмотка 3 — 7000 — 8000 витков провода ПЭЛШО 0,1. Ее тоже пропитывают парафином.

Транзисторы желательно установить на теплоотводах площадью 60 — 100 кв.см из листового дюраля или латуни толщиной 1,5 — 2.0 мм.

Детали преобразователя размещаются на гетинаксовой плате толщиной 3 — 5 мм, которая устанавливается в корпус из оргстекла. При монтаже особое внимание обратите на соединения между диодами и конденсаторами умножителя. Соединительные провода должны быть максимально короткими, а пайка — ровной и гладкой. Все острые края пайки и выступающие концы проводников тщательно закруглите надфилем — иначе они станут источником коронных разрядов.

Выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах типа Д303— Д305 или аналогичных. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором С1. Сетевой трансформатор Тр1 намотайте на сердечнике из железа Ш-20 при толщине набора 30 мм. Обмотка 1 для сети 220 В содержит 2200 витков провода ПЭВ-20,25; обмотка 2 наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 1,2 мм и содержит 120 витков. Для более точного подбора напряжения целесообразно сделать отводы от 90, 100 и 110 витков. Подойдет и любой готовый трансформатор, обеспечивающий напряжение 10 — 12 вольт при токе не менее 2 А.

Выпрямитель и преобразователь разместите в общем корпусе. Особое внимание уделите изоляции высоковольтных клемм, с которых снимается высокое напряжение.

Проверка и налаживание сводятся к нескольким операциям. Сначала проверяют выпрямитель. Вместо преобразователя подключите резистор на 10 Ом мощностью 20 — 25 Вт типа ПЭВ или С5 — 35. Включите в сеть и замерьте напряжение на резисторе — оно должно быть не менее 10В. Затем подключите к выпрямителю преобразователь. Если его схема собрана правильно, а детали исправны, раздастся тонкий писк высоковольтного трансформатора. Нет - поменяйте местами крайние выводы обмотки 1 и 2. При появлении резкого писка и щелчков пробоя снизьте напряжение питания, подпаяв выпрямитель к отводам вторичной обмотки трансформатора Тр1 с меньшим напряжением. Убедитесь в отсутствии коронных разрядов. Выключите в комнате свет и присмотритесь к высоковольтной части устройства. Если на выводах деталей появляются фиолетовые вспышки — это признак коронирования. Непременный его спутник — запах озона. Выключите установку, осмотрите места пайки, закруглите или пропаяйте вновь.

ВНИМАНИЕ! Испытания ионолета проводят очень аккуратно, соблюдая правила техники безопасности. Подводящие провода должны быть очень гибкие и легкие. Их можно не изолировать, если обесточить, чтобы они не соприкасались.

Конечно, наша модель лишь демонстрирует физический принцип ионолета. Но, поразмыслив над тем, как увеличить ее тягу и грузоподъемность, быть может, вы найдете ей и практическое применение.

В. Днепров. Рисунки В. Кожина
Левша, 1993, №2