मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव

From Vigyanwiki
यमातो 1 कोबे, जापान में प्रदर्शन पर। पहला पूर्ण पैमाने पर कार्य करने वाला एमएचडी जहाज।

मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव या एमएचडी त्वरक केवल विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग करने वाले वाहनों को चलाने के लिए उपयोग में लायी जानी वाली मुख्य विधि है, जिसमें मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक के साथ विद्युत प्रतिरोधकता और चालकता प्रणोदक को तरल या गैसीय रूप में गति देने वाले भाग में उपस्थित होते हैं। इस प्रकार द्रव को इसके पीछे की तरफ निर्देशित किया जाता है और प्रतिक्रिया (भौतिकी) के रूप में, वाहन आगे की ओर बढ़ते हैं।[1][2]

समुद्री प्रणोदन के क्षेत्र में एमएचडी की जांच करने वाले अध्ययन 1950 के दशक के अंत में प्रारंभ होते हैं।[3][4][5][6][7] कुछ बड़े पैमाने के समुद्री प्रोटोटाइप बनाए जाते हैं, जो समुद्री जल की कम विद्युत चालकता द्वारा सीमित होते हैं। इस प्रकार धारा घनत्व में वृद्धि इलेक्ट्रोड के आसपास के क्षेत्र में जूल हीटिंग और पानी के इलेक्ट्रोलीज़ द्वारा सीमित किया जाता है, और चुंबकीय क्षेत्र की शक्ति में वृद्धि करके विद्युत चुम्बक की लागत, आकार और वजन को साथ ही तकनीकी सीमाओं और उन्हें उपयोग करने के लिए उपलब्ध शक्ति द्वारा सीमित किया जाता है।[8][9] इस प्रकार 2023 में डार्पा ने उपचालकता वाले चुंबक का उपयोग करके समुद्री इंजन बनाने के लिए एक विशेष प्रकार का पम्प प्रोग्राम लॉन्च किया था, जिसकी क्षेत्रीय शक्ति को 20 टेस्ला (यूनिट) तक पहुंचने की उम्मीद है।[10]

इस कारण इस प्रकार की शक्तिशाली तकनीकी सीमाएँ वायु-श्वास एमएचडी प्रणोदन (जहाँ पृथ्वी का परिवेशी वातावरण आयनित है) पर लागू होती हैं जो अभी भी सैद्धांतिक अवधारणाओं और प्रारंभिक प्रयोगों तक सीमित है।[11][12][13] इस प्रकार अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स का उपयोग करने वाले प्लाज्मा प्रणोदन इंजन का भी सक्रिय रूप से अध्ययन किया गया है जैसे कि विद्युत रूप से संचालित अंतरिक्ष यान प्रणोदन के लिए विद्युत चुम्बकीय ही समय में उच्च बल और उच्च विशिष्ट आवेग प्रदान करता है, और इस प्रकार प्रणोदक रॉकेट इंजन की तुलना में अधिक समय तक गति करेगा।[14]

सिद्धांत

Main article: लाॅरेंट्ज बल
See also: मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक परिवर्तक

फ़ाइल: दाहिने हाथ का नियम क्रॉस उत्पाद F=J×B या लोरेंत्ज़ बल के लिए दाहिने हाथ के नियम का चित्रण, चुंबकीय क्षेत्र के साथ विद्युत प्रवाह का क्रॉस उत्पाद हैं।

कार्य सिद्धांत में लोरेंत्ज़ बल द्वारा विद्युत प्रवाहकीय द्रव जो तरल या आयनीकरण गैस हो सकता है जिसे प्लाज्मा भौतिकी कहा जाता है, इसका त्वरण सम्मिलित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह के क्रॉस उत्पाद आवेश वाहक की गति द्वारा त्वरित होती है, इस प्रकार विद्युत क्षेत्र दो इलेक्ट्रोड के बीच लागू होता है, तथा इस प्रकार के लंबवत चुंबकीय क्षेत्र के साथ उपयोग किया जाता हैं। लोरेंत्ज़ बल सभी आवेशित कणों, धनात्मक और ऋणात्मक प्रजातियों विपरीत दिशाओं में त्वरित करता है। यदि धनात्मक या ऋणात्मक प्रजातियों में से कोई भी प्रभावी हो जाता है तो वाहन को कुल आवेश से विपरीत दिशा में गति में रखा जाता है।

यह बिजली उत्पन्न करता हैं तथा इसका अधिक सटीक रूप से रैखिक मोटर के समान कार्य सिद्धांत है, इसके अतिरिक्त एमएचडी ड्राइव में, ठोस गतिमान रोटर (बिजली) को प्रोपेलेंट के रूप में सीधे तरल पदार्थ द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। जैसा कि सभी विद्युत चुंबकत्व उपकरणों के साथ होता है, इस प्रकार एमएचडी त्वरक उत्क्रमणीय होता है: यदि परिवेश कार्यशील द्रव अपेक्षाकृत चुंबकीय क्षेत्र की ओर बढ़ रहा है, तो विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण वोल्टेज को प्रेरित करता है जिसे इलेक्ट्रोड के साथ उपयोग किया जा सकता है: इस प्रकार के उपकरण तब बिना गतिमान भागों के विद्युत मोटर के रूप में कार्य करता है , आने वाले तरल पदार्थ की गतिज ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता हैं, जिसे मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर कहा जाता है।

केंद्र

जैसा कि एमएचडी कनवर्टर में लोरेंत्ज़ बल पृथक आवेशित कण पर और न ही ठोस विद्युत तारों में इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, किन्तु गति में निरंतर आवेश घनत्व पर, यह वॉल्यूमेट्रिक (निकाय) बल है, प्रति इकाई आयतन पर बल:

जहाँ f बल घनत्व जिसे बल प्रति इकाई आयतन के रूप में प्रदर्शित करते हैं, इस प्रकार ρ आवेश घनत्व (आवेश प्रति इकाई आयतन), E विद्युत क्षेत्र, J धारा घनत्व जो धारा प्रति इकाई क्षेत्र के रूप में और B चुंबकीय क्षेत्र हैं।

टाइपोलॉजी

एमएचडी प्रणोदन को विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संचालित करने की विधि के अनुसार दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है:

  • चालन उपकरण जब इलेक्ट्रोड के जोड़े के बीच लागू वोल्टेज के कारण द्रव में प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित होती है, चुंबकीय क्षेत्र स्थिर होता है।
  • प्रत्यावर्ती धाराएँ जब प्रेरण उपकरण होती हैं, तो विद्युत चुम्बकीय प्रेरण तेजी से बदलते चुंबकीय क्षेत्र द्वारा एडी धाराओं के रूप में होता है। इस स्थिति में किसी इलेक्ट्रोड की आवश्यकता नहीं है।

चूंकि प्रेरण मुख्यतः एमएचडी प्रकार के त्वरक इलेक्ट्रोडलेस होते हैं, जो चालन प्रणालियों को विशेष रूप से जूल हीटिंग और इलेक्ट्रोलिसिस से रिडॉक्स करते हैं, जिससे संबंधित सामान्य स्थितियों को प्रदर्शित नहीं करते हैं, किन्तु संचालित करने के लिए अधिक तीव्र शिखर चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता होती है। चूंकि इस प्रकार के प्रणोदन के साथ सबसे बड़ा मुद्दा ऑन-बोर्ड उपलब्ध सीमित ऊर्जा है, इसलिए इंडक्शन एमएचडी ड्राइव को प्रयोगशाला से बाहर विकसित नहीं किया गया है।

दोनों प्रणालियाँ दो मुख्य डिज़ाइनों के अनुसार कार्य कर रहे तरल पदार्थ को गति में रख सकती हैं:

  • आंतरिक प्रवाह जब ट्यूबलर या विंग के आकार के क्रॉस सेक्शन (ज्यामिति) या क्रॉस-सेक्शन के प्रोपेलिंग नोजल के भीतर तरल पदार्थ को तेज किया जाता है और वापस बाहर निकाला जाता है, एमएचडी इंटरैक्शन पाइप के भीतर केंद्रित होता है, इसी तरह रॉकेट इंजन या जेट इंजिन के लिए उपयोग किये जाते हैं।
  • इस प्रकार के बाहरी प्रवाह जब वाहन के पूरे गीले क्षेत्र के आसपास द्रव को तेज किया जाता है, तो वाहन के भौतिक के चारों ओर फैले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को प्रणोदन बल के साथ खोल पर दबाव वितरण जहाँ एक पंख पर लिफ्ट (बल) के रूप में, या पैरामेसियम जैसे सूक्ष्मजीवों को उनके चारों ओर पानी ले जाने के परिणामस्वरूप होता है।

आंतरिक प्रवाह प्रणालियां एमएचडी इंटरैक्शन को सीमित मात्रा में केंद्रित करती हैं, यह धीरे-धीरे प्रौद्योगिकी ध्वनिक विशेषताओं को संरक्षित करती हैं। इसके विपरीत बाहरी क्षेत्र प्रणालियों में उच्च दक्षता के साथ आसपास के पानी की मात्रा के बहुत बड़े विस्तार पर कार्य करने की क्षमता होती है और ड्रैग भौतिकी को कम करने की क्षमता होती है, जिससे दक्षता और भी बढ़ जाती है।[15]

समुद्री प्रणोदन

टोक्यो में शिप साइंस म्यूजियम में यमातो I के प्रणोदन में ट्यूब के माध्यम से दृश्य। इलेक्ट्रोड प्लेटें ऊपर और नीचे दिखाई दे रही हैं।
टोक्यो में शिप साइंस म्यूजियम में यमातो I से प्रणोदन यूनिट के अंत का दृश्य।

एमएचडी में कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि अच्छा डिज़ाइन मूक, विश्वसनीय और कुशल हो सकता है। इसके अतिरिक्त, एमएचडी डिज़ाइन इंजन द्वारा सीधे संचालित प्रोपेलर के साथ पावरट्रेन के कई घिसाव और घर्षण को समाप्त करता है। इस प्रकार इंजन द्वारा संचालित प्रोपेलर की तुलना में धारा तकनीकों की समस्याओं में व्यय और धीमी गति सम्मिलित रहती है।[8][9] इसके अतिरिक्त खर्च बड़े जनरेटर से होता है जिसे इंजन द्वारा संचालित किया जाना चाहिए। इस प्रकार जब इंजन सीधे प्रोपेलर चलाता है तो इतने बड़े जनरेटर की आवश्यकता नहीं होती है।

पहला प्रोटोटाइप, 3-मीटर (10-फीट) लंबी पनडुब्बी जिसे EMS-1 कहा जाता है, को 1966 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा में मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर स्टीवर्ट वे द्वारा डिजाइन और परीक्षण किया गया था। वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक (1886) में अपनी नौकरी से छुट्टी पर, अपने वरिष्ठ वर्ष स्नातक छात्रों को परिचालन इकाई बनाने के लिए सौंपा गया था। इस प्रकार यह एमएचडी पनडुब्बी बैटरी पर संचालित होती है जो इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोमैग्नेट्स को शक्ति प्रदान करती है, जो 0.015 टेस्ला के चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करती है। सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के अनुसार, कैलिफोर्निया के सांता बारबरा की खाड़ी में परीक्षण के समय क्रूज की गति लगभग 0.4 मीटर प्रति सेकंड (15 इंच प्रति सेकंड) थी।[16][17][18][15]

इसके पश्चात जापानी प्रोटोटाइप, 3.6-मीटर लंबा ST-500, ने 1979 में 0.6 m/s तक की गति प्राप्त की थी।[19]

1991 में, दुनिया का पहला पूर्ण आकार का प्रोटोटाइप यामाटो 1 जापान में शिप एंड ओशन फाउंडेशन (जिसे पश्चात महासागर नीति अनुसंधान फाउंडेशन के रूप में जाना जाता है) द्वारा 6 साल के अनुसंधान और विकास (R&D) के बाद पूरा किया गया था। इस प्रकार के जहाज ने सफलतापूर्वक दस से अधिक यात्रियों के दल को 15 km/h (8.1 kn) कोबे हार्बर में जून 1992 में किया गया थआ।[2][20]

छोटे पैमाने के जहाज मॉडल बाद में प्रयोगशाला में बड़े पैमाने पर बनाए गए और अध्ययन किए गए, जिससे माप और जहाज टर्मिनल गति की सैद्धांतिक भविष्यवाणी के बीच सफल तुलना हुई थी।[8][9]

पानी के नीचे एमएचडी प्रणोदन के बारे में सैन्य अनुसंधान में उच्च गति वाले टारपीडो, दूर से संचालित पानी के नीचे के वाहन (आरओवी), स्वायत्त पानी के नीचे के वाहन (एयूवी), जैसे कि पनडुब्बी जैसे बड़े वाहन सम्मिलित हैं।[21]

विमान प्रणोदन

See also: प्रवाह नियंत्रण (द्रव)

निष्क्रिय प्रवाह नियंत्रण

वाहनों के चारों ओर हाइपरसोनिक गति के साथ प्लास्मा के अनुसार इसका पहला अध्ययन 1950 के दशक के उत्तरार्ध में हुआ, जिसमें नए प्रकार के वायुमंडलीय प्रविष्टि के लिए उच्च गति वाले वायुमंडलीय प्रवेश के समय अंतरिक्ष कैप्सूल के लिए ऊष्मीय सुरक्षा प्रणाली की अवधारणा थी। चूंकि कम दबाव वाली हवा इतनी अधिक गति और ऊंचाई पर स्वाभाविक रूप से आयनित होती है, इसलिए यह सोचा गया था कि चुंबकीय ढाल द्वारा वायुमंडलीय प्रविष्टि एब्लेटिव को परिवर्तित करने के लिए विद्युत चुंबक द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव का उपयोग किया जाता हैं। इस प्रकार हाइपरसोनिक आयनित प्रवाह प्लाज्मा में एड़ी धाराओं को प्रेरित करते हुए चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करता है। धारा चुंबकीय क्षेत्र के साथ मिलकर लोरेंत्ज़ बल देता है जो प्रवाह का विरोध करता है और वाहन के आगे बो शॉक (वायुगतिकीय) को अलग करता है, गर्मी के प्रवाह को कम करता है जो ठहराव बिंदु के पीछे हवा के क्रूर पुनर्संपीड़न के कारण होता है। इस तरह के निष्क्रिय प्रवाह नियंत्रण (द्रव) अध्ययन अभी भी चल रहे हैं, किन्तु बड़े पैमाने पर प्रदर्शक का निर्माण अभी भी बाकी है।[22][23]

सक्रिय प्रवाह नियंत्रण

इसके विपरीत एमएचडी बल क्षेत्रों द्वारा सक्रिय प्रवाह नियंत्रण में स्थानीय रूप से वायु प्रवाह को तेज या धीमा करने के लिए बलों की प्रत्यक्ष और अनिवार्य प्रभाव सम्मिलित है, इसके वेग, दिशा, दबाव, घर्षण, गर्मी प्रवाह मापदंडों को संशोधित करना, सामग्री और इंजनों को तनाव से बचाने के लिए , हाइपरसोनिक उड़ान की अनुमति देता है। इस प्रकार यह मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स का क्षेत्र है जिसे मैग्नेटोगैसडायनामिक्स या मैग्नेटोप्लाज्मा एरोडायनामिक्स भी कहा जाता है, क्योंकि कार्य करने वाला द्रव हवा जो तरल के अतिरिक्त गैस है जो विद्युत प्रवाहकीय प्लाज्मा बनने के लिए आयनित होता है।

हवा का आयनीकरण उच्च ऊंचाई पर प्राप्त किया जाता है, इस प्रकार पास्चेन के नियम के अनुसार वायुमंडलीय दबाव कम होने से हवा की विद्युत चालकता बढ़ जाती है, जहाँ विभिन्न तकनीकों का उपयोग करते हुए: उच्च वोल्टेज इलेक्ट्रिक आर्क, आकाशवाणी आवृति (माइक्रोतरंग) इलेक्ट्रोमैग्नेटिक चमक निर्वहन , लेज़र , कैथोड रे|ई-बीम या बीटाट्रॉन , रेडियोधर्मी स्रोत ... प्रवाह में कम आयनीकरण ऊर्जा क्षार पदार्थों (जैसे सीज़ियम) के बोने के साथ या बिना रहते हैं।[24][25]

एयरोनॉटिक्स पर लागू एमएचडी अध्ययन हाइपरसोनिक फिक्स्ड-विंग विमान के डोमेन को उच्च मैक शासनों तक विस्तारित करने का प्रयास करते हैं:

  • लामिनार प्रवाह को अशांत होने से रोकने के लिए सीमा परत पर प्रभाव डालता हैं।
  • ऊष्मागतिकी नियंत्रण और तरंग ड्रैग और फॉर्म ड्रैग को कम करने के लिए शॉक तरंग मिटिगेशन का उपयोग किया जाता हैं। कुछ सैद्धांतिक अध्ययनों से पता चलता है कि विमान के गीले क्षेत्र में हर जगह प्रवाह वेग को नियंत्रित किया जा सकता है, इसलिए पर्याप्त शक्ति का उपयोग करते समय शॉक तरंग्स को पूरी तरह से निरस्त किया जाता है।[26][27][28]
  • इनलेट प्रवाह नियंत्रण।[25][29][30]
  • एमएचडी बाईपास प्रणाली के माध्यम से जनरेटर द्वारा संचालित निकास नोजल पर एमएचडी त्वरक डाउनस्ट्रीम के साथ संयुक्त एमएचडी जेनरेटर सेक्शन के उपयोग से स्क्रैमजेट को फीड करने के लिए एयरफ्लो वेलोसिटी रिडक्शन अपस्ट्रीम रहती हैं।[31][32][33][34]

रूसी परियोजना अजाक्स एमएचडी-नियंत्रित हाइपरसोनिक विमान अवधारणा का उदाहरण है।[13] इस प्रकार हाइपरसोनिक एमएचडी बायपास प्रणाली, हाइपरसोनिक वाहन इलेक्ट्रिक पावर सिस्टम (एचवीईपीएस) को डिजाइन करने के लिए अमेरिकी कार्यक्रम भी उपस्थित है। यूएस वायु सेना अनुसंधान प्रयोगशाला द्वारा प्रायोजित सामान्य परमाणु और टेनेसी टेनेसी अंतरिक्ष संस्थान विश्वविद्यालय द्वारा विकास के अनुसार 2017 में कार्य करने वाले प्रोटोटाइप के रूप में पूरा किया गया था।[35][36][37] इन परियोजनाओं का उद्देश्य उच्च गति वाले वाहनों की नई पीढ़ी के लिए एमएचडी त्वरक उपयोग करने वाले एमएचडी जनरेटर विकसित करना है। इस प्रकार के एमएचडी बाईपास सिस्टम को अधिकांशतः स्क्रैमजेट इंजन के आसपास डिजाइन किया जाता है, किन्तु टर्बोजेट को डिजाइन करना सरल भी माना जाता है,[38][39][40] इसके साथ ही सबसोनिक रैमजेट का उपयोग होता हैं।[41] इस प्रकार के अध्ययनों में मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स के क्षेत्र को सम्मिलित किया गया है, इस प्रकार चुंबकीय रेनॉल्ड्स संख्या ≪ 1 के साथ गैर-तापीय प्लाज्मा आयनीकरण की एयरोस्पेस डिग्री भौतिकी उपयोग गैसों के साथ आदर्श और प्रतिरोधी एमएचडी, तरल पदार्थों में एमएचडी की तुलना में प्रदर्शनकारियों के विकास को और अधिक कठिन बना देता है। चुंबकीय क्षेत्रों के साथ शीत प्लास्मा महत्वपूर्ण हॉल पैरामीटर पर होने वाली इलेक्ट्रोऊष्मीय अस्थिरता के अधीन हैं, जो पूर्ण पैमाने पर विकास को कठिन बनाता है।[42]

संभावनाएं

एमएचडी प्रणोदन को समुद्री और अंतरिक्ष जहाजों दोनों के लिए मुख्य प्रणोदन प्रणाली माना गया है क्योंकि पानी में (उछाल के कारण) और न ही अंतरिक्ष में भारहीनता के कारण पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण के विरूद्ध कोन के लिए लिफ्ट का उत्पादन करने की कोई आवश्यकता नहीं है, जिसे निरस्त कर दिया गया है इस प्रकार वातावरण में उड़ान के स्थिति में इसे उपयोग करते हैं।

फिर भी, विद्युत शक्ति की धारा समस्या को हल करने पर विचार करना (उदाहरण के लिए अभी भी विलुप्त बहु-मेगावाट कॉम्पैक्ट फ्यूजन शक्ति की उपलब्धता के साथ), एमएचडी त्वरक द्वारा चुपचाप संचालित नए प्रकार के भविष्य के विमान की कल्पना कर सकता है, जो पर्याप्त रूप से आयनित और प्रत्यक्ष करने में सक्षम है। इस प्रकार कई टन भार उठाने के लिए नीचे की ओर हवा। चूंकि बाहरी प्रवाह प्रणालियां पूरे गीले क्षेत्र में प्रवाह को नियंत्रित कर सकती हैं, उच्च गति पर ऊष्मीय स्थितियों को सीमित कर सकती हैं, इस प्रकार की परिवेशी वायु को आयनित किया जाएगा और लोरेंत्ज़ बलों द्वारा घूर्णी समरूपता के आसपास रेडियल रूप से त्वरित किया जाएगा। इस प्रकार यह संपूर्ण एयरफ़्रेम इंजन है। जिसमें कोआंडा प्रभाव से प्रेरित ऊपरी और निचली सतहों के बीच दबाव अंतर के परिणामस्वरूप लिफ्ट और प्रणोदन उत्पन्न होगा।[43][44] इस प्रकार दो विपरीत पक्षों के बीच इस तरह के दबाव अंतर को अधिकतम करने के लिए किया जाता हैं और इसके सबसे कुशल एमएचडी परिवर्तक को उच्च हॉल प्रभाव के साथ डिस्क के आकार के होते हैं, ऐसे एमएचडी विमान को लेंस ऑप्टिक्स का आकार लेने के लिए अधिमानतः चपटा किया जाएगा। इस प्रकार सरल लेंस के प्रकार को न पंख और न ही हवा में सांस लेने वाले जेट इंजन के बिना यह पारंपरिक विमान के साथ कोई समानता साझा नहीं करेगा, किन्तु यह हेलीकॉप्टर की तरह व्यवहार करेगा, जिसका हेलीकाप्टर रोटर पूर्ण रूप से विद्युत चुम्बकीय रोटर द्वारा प्रतिस्थापित किया गया होगा, जिसमें हवा नीचे की ओर खींची जाएगी। उड़ने वाली एमएचडी डिस्क की ऐसी अवधारणाएं 1970 के दशक के मध्य से मुख्य रूप से लाइटक्राफ्ट के साथ भौतिकविदों लीक मायराबो द्वारा सहकर्मी समीक्षा साहित्य में विकसित की गई हैं,[45][46][47][48][49] इसी प्रकार सुब्रत रॉय विंगलेस इलेक्ट्रोमैग्नेटिक एयर व्हीकल (WEAV) के साथ किया था।[50][51][52] इन भविष्यवादी दृष्टिकोणों को मीडिया में विज्ञापित किया गया है, चूंकि वे अभी भी आधुनिक तकनीक की पहुंच से परे हैं।[53][11][54]

अंतरिक्ष यान प्रणोदन

Main article: प्लाज्मा प्रणोदन इंजन
See also: मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक थ्रस्टर and स्पंदित आगमनात्मक थ्रस्टर

अंतरिक्ष यान प्रणोदन के कई प्रायोगिक तरीके मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक्स पर आधारित हैं। चूंकि इस प्रकार के एमएचडी प्रणोदन में प्लास्मा (आयनित गैसों) के रूप में संपीड़ित तरल पदार्थ सम्मिलित होते हैं, इसे मैग्नेटोगैसडायनामिक्स या मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक्स भी कहा जाता है।

इस प्रकार के विद्युत चालित अंतरिक्ष यान प्रणोदन विद्युतचुंबकीय में, कार्यशील तरल पदार्थ ज्यादातर समय आयनित हाइड्राज़ीन, क्सीनन या लिथियम होता है। उपयोग किए गए प्रणोदक के आधार पर, इसकी विद्युत चालकता में सुधार के लिए इसे पोटैशियम या सीज़ियम जैसे क्षार के साथ बीजित किया जा सकता है। इस प्रकार के प्लाज्मा के भीतर सभी आवेशित प्रजातियां, धनात्मक और ऋणात्मक आयनों से लेकर मुक्त इलेक्ट्रॉनों तक, साथ ही टकराव के प्रभाव से तटस्थ परमाणु, लोरेंत्ज़ भौतिक बल द्वारा ही दिशा में त्वरित होते हैं, जो चुंबकीय क्षेत्र के संयोजन से उत्पन्न होता है ऑर्थोगोनल विद्युत क्षेत्र (इसलिए क्रॉस-फील्ड त्वरक का नाम), ये क्षेत्र त्वरण की दिशा में नहीं हैं। यह आयन प्रणोदन के साथ मूलभूत अंतर है जो उच्च वोल्टेज विद्युत क्षेत्र के साथ कूलम्ब बल का उपयोग करके केवल धनात्मक आयनों को गति देने के लिए इलेक्ट्रोस्टाटिक्स पर निर्भर करता है।

1950 के दशक के अंत में क्रॉस-फील्ड प्लाज्मा त्वरक स्क्वायर चैनल और रॉकेट नोजल से जुड़े पहले प्रायोगिक अध्ययन में इसका उपयोग किया जाता हैं। ऐसी प्रणालियाँ उच्च आवश्यक ऊर्जा घनत्व की कीमत पर पारंपरिक रॉकेट इंजन शब्दावली और यहां तक ​​कि आधुनिक आयन ड्राइव की तुलना में अधिक जोर और उच्च विशिष्ट आवेग प्रदान करती हैं।[55][56][57][58][59][60]

क्रॉस-फील्ड त्वरक के अतिरिक्त आजकल कुछ उपकरणों का भी अध्ययन किया जाता है जिनमें मैग्नेटोप्लाज्माडायनामिक प्रणोदन सम्मिलित होता है जिसे कभी-कभी लोरेंत्ज़ बल त्वरक (एलएफए) और इलेक्ट्रोडलेस स्पंदित आगमनात्मक प्रणोदन (पीआईटी) के रूप में संदर्भित किया जाता है।

आज भी, ये प्रणालियाँ अंतरिक्ष में लॉन्च करने के लिए तैयार नहीं हैं, क्योंकि उनके पास अभी भी उपयुक्त कॉम्पैक्ट पावर स्रोत की कमी है जो ऊर्जा को विद्युत चुम्बकों के रूप में विशेष रूप से स्पंदित आगमनात्मक को उपयोग करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा घनत्व जैसे काल्पनिक संलयन शक्ति प्रदान करता है। इस प्रकार तीव्र ऊष्मीय प्रवाह के अनुसार इलेक्ट्रोड का तेजी से अपघटन भी चिंता का विषय है। इन कारणों से, अध्ययन अधिक सीमा तक सैद्धांतिक बने हुए हैं और प्रयोग अभी भी प्रयोगशाला में किए जाते हैं, चूंकि इस प्रकार के प्रणोदन में पहले शोध के बाद 60 से अधिक वर्ष बीत चुके हैं।

फिक्शन

ऑरेगॉन, लेखक क्लाइव कस्लर की किताबों की ओरेगन फ़ाइलें श्रृंखला में है, जिसमें मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव है। यह जहाज को कुछ मील तक फिसलने के अतिरिक्त बहुत तेजी से मुड़ने और तुरंत ब्रेक लगाने की अनुमति देता है। वल्लाह राइजिंग (उपन्यास)उपन्यास) में, क्लाइव कस्लर कप्तान निमो के नॉटिलस वर्ने की शक्ति में ही ड्राइव लिखते हैं।

दी हंट फॉर रेड अक्टूबर (फिल्म) के फिल्म रूपांतरण ने मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव को पनडुब्बियों के लिए कैटरपिलर ड्राइव के रूप में लोकप्रिय किया, जो पनडुब्बी युद्ध में चुपके तकनीक ध्वनिकी को प्राप्त करने के उद्देश्य से लगभग अनभिज्ञेय साइलेंट ड्राइव है। वास्तव में, पानी के माध्यम से यात्रा करने वाली धारा गैसों और ध्वनि पैदा करेगी, और चुंबकीय क्षेत्र पता लगाने योग्य चुंबकीय हस्ताक्षर को प्रेरित करेगा। इस प्रकार फिल्म में, यह सुझाव दिया गया था कि यह ध्वनि भूगर्भीय गतिविधि से भ्रमित हो सकती है। इस प्रकार द हंट फॉर रेड अक्टूबर में, जिससे फिल्म को अनुकूलित किया गया था, कैटरपिलर जिसे रेड अक्टूबर ने उपयोग किया था, वास्तव में तथाकथित टनल ड्राइव प्रकार का पंप जेट था, इस प्रकार के छिद्रों ने प्रोपेलर से गुहिका के लिए ध्वनिक प्रत्यारोपण प्रदान किया था।

मैं बोवा हूं उपन्यास द प्रिसिपिस (बोवा उपन्यास) में, जहाज जहां कुछ प्रभाव हुई थी, इस प्रकार स्टारपावर 1 से यह प्रमाणित करने के लिए बनाया गया था कि क्षुद्रग्रह बेल्ट की खोज और खनन संभव और संभावित रूप से लाभदायक था, बिजली संयंत्र में संलयन के लिए मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक ड्राइव का उपयोग किया गया था।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Dane, Abe (August 1990). "100 mph Jet Ships" (PDF). Popular Mechanics. pp. 60–62. Retrieved 2018-04-04.
  2. ↑ Jump up to: 2.0 2.1 Normile, Dennis (November 1992). "Superconductivity goes to sea" (PDF). Popular Science. Bonnier Corporation. pp. 80–85. Retrieved 2018-04-04.
  3. ↑ Way, S. (15 October 1958). Examination of Bipolar Electric and Magnetic Fields for Submarine Propulsion (Report). US Navy Bureau of Ships. Preliminary Memorandum Communication.
  4. ↑ US patent 2997013, Warren A. Rice, "Propulsion System", issued 1961-08-22, assigned to Carl E. Grebe 
  5. ↑ Friauf, J.B. (February 1961). "Electromagnetic ship propulsion" (PDF). Journal of the American Society for Naval Engineers. 73 (1): 139–142. doi:10.1111/j.1559-3584.1961.tb02428.x. Retrieved 2018-04-04.
  6. ↑ Phillips, O.M. (1962). "The prospects for magnetohydrodynamic ship propulsion". Journal of Ship Research. 43: 43–51.
  7. ↑ Doragh, R.A. (November 1963). "Magnetohydrodynamic Ship Propulsion using Superconducting Magnets". Transactions of the Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME). 71: 370–386.
  8. ↑ Jump up to: 8.0 8.1 8.2 Cébron, David; Viroulet, Sylvain; Vidal, Jérémie; Masson, Jean-Paul; Viroulet, Philippe (2017). "Experimental and Theoretical Study of Magnetohydrodynamic Ship Models". PLOS ONE. 12 (6): e0178599. arXiv:1707.02743. Bibcode:2017PLoSO..1278599C. doi:10.1371/journal.pone.0178599. PMC 5493298. PMID 28665941.
  9. ↑ Jump up to: 9.0 9.1 9.2 Overduin, James; Polyak, Viktor; Rutah, Anjalee; Sebastian, Thomas; Selway, Jim; Zile, Daniel (November 2017). "The Hunt for Red October II: A magnetohydrodynamic boat demonstration for introductory physics". The Physics Teacher. 55 (8): 460–466. Bibcode:2017PhTea..55..460O. doi:10.1119/1.5008337.
  10. ↑ Want, Brian (2023-05-25). "DARPA Works to Make A Practical Ultraquiet Superconducting Magnet Drive for Submarines | NextBigFuture.com" (in English). Retrieved 2023-05-25.
  11. ↑ Weier, Tom; Shatrov, Victor; Gerbeth, Gunter (2007). "Flow Control and Propulsion in Poor Conductors". In Molokov, Sergei S.; Moreau, R.; Moffatt, H. Keith (eds.). Magnetohydrodynamics: Historical Evolution and Trends. Springer Science+Business Media. pp. 295–312. doi:10.1007/978-1-4020-4833-3. ISBN 978-1-4020-4832-6.
  12. ↑ Jump up to: 13.0 13.1 "What is the Russian Ayaks aircraft?". North Atlantic Blog. 30 March 2015.
  13. ↑ Choueiri, Edgar Y. (February 2009). "New dawn of electric rocket" (PDF). Scientific American. Vol. 30, no. 2. pp. 58–65. Bibcode:2009SciAm.300b..58C. doi:10.1038/scientificamerican0209-58.
  14. ↑ Jump up to: 15.0 15.1 Way, S. (1968). "कार्गो पनडुब्बियों के लिए विद्युत चुम्बकीय प्रणोदन" (PDF). Journal of Hydronautics. 2 (2): 49–57. doi:10.2514/3.62773. Retrieved 2018-04-04.
  15. ↑ "साइलेंट रन करें, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रन करें". Time. 1966-09-23. Archived from the original on January 14, 2009.
  16. ↑ "EMS-1 electromagnetic submarine on US television (1966)" on YouTube
  17. ↑ Way, S.; Devlin, C. (July 1967). "विद्युत चुम्बकीय पनडुब्बी के लिए संभावनाएँ". Paper 67-432. AIAA 3rd Propulsion Joint Specialist Conference. Washington, D.C.
  18. ↑ A. Iwata, Y. Saji and S. Sato, "Construction of Model Ship ST-500 with Superconducting Electromagnetic Thrust System", in Proceedings of the 8th International Cryogenic Engineering Conference (ICEC 8), edited by C. Rizzuto (IPC Science and Technology, 1980), pp. 775–784.
  19. ↑ Takezawa, Setsuo; Tamama, Hiroshi; Sugawawa, Kazumi; Sakai, Hiroshi; Matsuyama, Chiaki; Morita, Hiroaki; Suzuki, Hiromi; Ueyama, Yoshihiro (March 1995). "Operation of the thruster for superconducting electromagnetohydrodynamic propulsion ship YAMATO-1" (PDF). Bulletin of Marine Engineering Society of Japan. 23 (1): 46–55. Archived from the original (PDF) on 2017-12-15. Retrieved 2018-04-04.
  20. ↑ Lin, T. F.; Gilbert, J. B; Kossowsky, R. (February 1990). Sea-water magnetohydrodynamic propulsion for next-generation undersea vehicles (PDF) (Report). Applied Research Laboratory, Pennsylvania State University. S2CID 35847351. US Navy/ONR Annual Report AD-A218 318. Archived from the original (PDF) on 2018-04-05. Retrieved 2018-04-04.
  21. ↑ Sterkin, Carol K. (December 1965). Interactions of spacecraft and other moving bodies with natural plasmas (PDF) (Report). NASA. 19660007777. NASA-CR-70362. JPLAI/LS-541.
  22. ↑ "Magnetohydrodynamic flow control during reentry". European Space Agency. Retrieved 2018-04-13.
  23. ↑ Froning, H. D.; Roach, R. L. (November 1999). "Influence of EM discharges on hypersonic vehicle lift, drag, and airbreathing thrust" (PDF). AIAA-99-4878. 9th International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. Norfolk, VA. doi:10.2514/6.1999-487.
  24. ↑ Jump up to: 25.0 25.1 Lineberry, John T.; Rosa, R. J.; Bityurin, V. A.; Botcharov, A. N.; Potebnya, V. G. (July 2000). "Prospects of MHD flow control for hypersonics" (PDF). AIAA 2000-3057. 35th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit. Las Vegas, NV. doi:10.2514/6.2000-3057.
  25. ↑ Petit, J.-P. (September 1983). Is supersonic flight without shock wave possible? (PDF). 8th International Conference on MHD Electrical Power Generation. Moscow, Russia.
  26. ↑ Petit, J.-P.; Lebrun, B. (1989). "Shock wave annihilation by MHD action in supersonic flow. Quasi one dimensional steady analysis and thermal blockage" (PDF). European Journal of Mechanics B. B/Fluids. 8 (2): 163–178.
  27. ↑ Petit, J.-P.; Lebrun, B. (1989). "Shock wave annihilation by MHD action in supersonic flows. Two-dimensional steady non-isentropic analysis. Anti-shock criterion, and shock tube simulations for isentropic flows" (PDF). European Journal of Mechanics B. B/Fluids. 8 (4): 307–326. Bibcode:1989EJMF....8..307L.
  28. ↑ Sheikin, Evgeniy G.; Kuranov, Alexander L. (2005). "Scramjet with MHD Controlled Inlet" (PDF). AIAA 2005-3223. AIAA/CIRA 13th International Space Planes and Hypersonics Systems and Technologies Conference. Capua, Italy. doi:10.2514/6.2005-3223.
  29. ↑ Petit, J.-P.; Geffray, J. (June 2009). "MHD flow-control for hypersonic flight" (PDF). Acta Physica Polonica A. 115 (6): 1149–1513. Bibcode:2009AcPPA.115.1149P. doi:10.12693/aphyspola.115.1149.
  30. ↑ Bityurin, V. A.; Zeigarnik, V. A.; Kuranov, A. L. (June 1996). On a perspective of MHD technology in aerospace applications (PDF). 27th Plasma Dynamics and Lasers Conference. New Orleans, LA. doi:10.2514/6.1996-2355.
  31. ↑ Bityurin, V. A.; Lineberry, J.; Potebnia, V.; Alferov, V.; Kuranov, A.; Sheikin, E. G. (June 1997). Assessment of hypersonic MHD concepts (PDF). 28th Plasmadynamics and Lasers Conference. Atlanta, GA. doi:10.2514/6.1997-2393.
  32. ↑ Fraĭshtadt, V. L.; Kuranov, A. L.; Sheĭkin, E. G. (November 1998). "Use of MHD systems in hypersonic aircraft" (PDF). Technical Physics. 43 (11): 1309–1313. Bibcode:1998JTePh..43.1309F. doi:10.1134/1.1259189. S2CID 122017083.
  33. ↑ Sheikin, E. G.; Kuranov, A. L. (October 2003). Analysis of Scramjet with MHD bypass (PDF). 3rd workshop on Thermochemical processes in plasma aerodynamics. Saint Petersburg, Russia. S2CID 10143742. Archived from the original (PDF) on 2018-04-12.
  34. ↑ "General Atomics Scores Power Production First". General Atomics. 21 March 2017. Retrieved 2018-04-13.
  35. ↑ Whorton, Mark (2 July 2017). "Hypersonic Vehicle Electric Power System (HVEPS)". The University of Tennessee Space Institute. Retrieved 2018-04-13.
  36. ↑ "Scramjet MHD System Generates Electrical Power". Wright-Patterson Air Force Base. 7 June 2017. Retrieved 2018-04-13.
  37. ↑ Adamovich, Igor V.; Rich, J. William; Schneider, Steven J.; Blankson, Isaiah M. (June 2003). "Magnetogasdynamic Power Extraction and Flow Conditioning for a Gas Turbine" (PDF). AIAA 2003-4289. 34th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference. Orlando, Florida. doi:10.2514/6.2003-4289.
  38. ↑ Blankson, Isaiah M.; Schneider, Stephen J. (December 2003). "Hypersonic Engine using MHD Energy Bypass with a Conventional Turbojet" (PDF). AIAA 2003-6922. 12th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies. Norfolk, Virginia. doi:10.2514/6.2003-6922.
  39. ↑ Schneider, Stephen J. "Annular MHD Physics for Turbojet Energy Bypas" (PDF). AIAA–2011–2230. 17th AIAA International Space Planes and Hypersonic Systems and Technologies Conference. San Francisco, California. doi:10.2514/6.2011-2230. hdl:2060/20110016528.
  40. ↑ Chase, R. L.; Boyd, R.; Czysz, P.; Froning, Jr., H. D.; Lewis, Mark; McKinney, L. E. (September 1998). "An AJAX technology advanced SSTO design concept" (PDF). Anaheim, CA. AIAA and SAE, 1998 World Aviation Conference. doi:10.2514/6.1998-5527.
  41. ↑ Park, Chul; Bogdanoff, David W.; Mehta, Unmeel B. (July 2003). "Theoretical Performance of a Magnetohydrodynamic-Bypass Scramjet Engine with Nonequilibrium Ionization" (PDF). Journal of Propulsion and Power. 19 (4): 529–537. doi:10.2514/2.6156.
  42. ↑ US patent 2108652, "Propelling device", published 1936-01-15, issued 1938-02-16 
  43. ↑ Petit, J.-P. (August 1974). "Flying saucers R&D: The Coanda effect (English version)" (PDF). Science & Vie (683): 68–73.
  44. ↑ Myrabo, L.N. (1976). "MHD propulsion by absorption of laser radiation" (PDF). Journal of Spacecraft and Rockets. 13 (8): 466–472. Bibcode:1976JSpRo..13..466M. doi:10.2514/3.27919.
  45. ↑ Myrabo, L. N.; Kerl, J.M.; et al. (June 1999). "MHD slipstream accelerator investigation in the RPI hypersonic shock tunnel" (PDF). AIAA-1999-2842. 35th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. Los Angeles, CA. doi:10.2514/6.1999-2842.
  46. ↑ Myrabo, L. N.; et al. (January 2000). "Experimental investigation of a 2-D MHD slipstream generator and accelerator with freestream Mach = 7.6 and T(0) = 4100 K" (PDF). AIAA-00-0446. 38th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reno, NV. doi:10.2514/6.2000-446.
  47. ↑ Myrabo, L. N.; et al. (July 2000). "Experimental Investigation of a 2-D MHD Slipstream Accelerator and Generator" (PDF). AIAA-00-3486. 36th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. Huntsville, AL. doi:10.2514/6.2000-3486.
  48. ↑ Myrabo, Leik N.; Lewis, John S. (May 2009). Lightcraft Flight Handbook LTI-20: Hypersonic Flight Transport for an Era Beyond Oil. Collector's Guide Publishing. ISBN 978-1926592039.
  49. ↑ Roy, Subrata; Arnold, David; Lin, Jenshan; Schmidt, Tony; Lind, Rick; et al. (20 December 2011). Air Force Office of Scientific Research; University of Florida (eds.). Demonstration of a Wingless Electromagnetic Air Vehicle (PDF) (Report). Defense Technical Information Center. ASIN B01IKW9SES. AFRL-OSR-VA-TR-2012-0922. Archived (PDF) from the original on May 17, 2013.
  50. ↑ US patent 8382029, Subrata Roy, "Wingless hovering of micro air vehicle", issued 2013-02-26, assigned to University of Florida Research Foundation Inc 
  51. ↑ US patent 8960595, Subrata Roy, "Wingless hovering of micro air vehicle", issued 2015-02-24, assigned to University of Florida Research Foundation Inc. 
  52. ↑ Petit, Jean-Pierre (March 1976). "Un moteur à plasma pour ovnis" [A plasma engine for UFOs] (PDF). Science & Vie (in français). No. 702. pp. 42–49.
  53. ↑ Greenemeier, Larry (7 July 2008). "The World's First Flying Saucer: Made Right Here on Earth". Scientific American.
  54. ↑ Resler, E.L.; Sears, W.R. (1958). "Magneto-Gasdynamic Channel Flow". Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Physik. 9b (5–6): 509–518. Bibcode:1958ZaMP....9..509R. doi:10.1007/BF02424770. S2CID 97266881.
  55. ↑ Wilson, T.A. (December 1958). "Remarks on Rocket and Aerodynamic Applications of Magnetohydrodynamic Channel Flow". TN-58-1058, ASTIA 207 228. Cornell University.
  56. ↑ Wood, G.P.; Carter, A.F. (1960). "Considerations in the Design of a Steady D.C. Plasma Generator". Dynamics of Conducting Gases (Proceedings of the 3rd Biennial Gas Dynamics Symposium).
  57. ↑ Kerrebrock, Jack L. (August 1961). "Electrode Boundary Layers in Direct-Current Plasma Accelerators" (PDF). Journal of the Aerospace Sciences. 28 (8): 631–644. doi:10.2514/8.9117.
  58. ↑ Oates, Gordon C. (1962). "Constant-Electric-Field and Constant-Magnetic-Field Magnetogasdynamic Channel Flow" (PDF). Journal of the Aerospace Sciences. 29 (2): 231–232. doi:10.2514/8.9372.
  59. ↑ Rosciszewski, Jan (March 1965). "Rocket motor with electric accelerationin tehthroat" (PDF). Journal of Spacecraft and Rockets. 2 (2): 278–280. Bibcode:1965JSpRo...2..278R. doi:10.2514/3.28172.


बाहरी संबंध

Retrieved from ‘https://www.vigyanwiki.in/index.php?title=मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक_ड्राइव&oldid=186755’