Investigation of possibility of creation of levitating quadrupole

The configuration of the supporting magnetic field for the levitation of two superconducting rings is developed. It has been formed experimentally from four permanent coaxial magnets of N40 grade inserted one into another with alternate poles and having one common external surface. The ceramics rings form high-temperature superconductive (HTSC) phase Y-123 of proper sizes demonstrating superconducting properties with the critical current sufficient for their levitation have been manufactured. The existence of stable equilibrium positions for two superconducting rings with the current in the supporting magnetic field and in the field of the gravity force has been experimentally proved. Based on carried out experiments and calculations the configuration of the laboratory model of the levitating quadrupole has been proposed.Розроблена конфігурація підтримувального магнітного поля для левітації двох надпровідних кілець. Експериментально вона сформована з чотирьох співвісних магнітів марки N40, вкладених один в одного з чергуванням полюсів і що мають одну загальну зовнішню поверхню. Виготовлені керамічні кільця з високотемпературної надпровідної (ВТНП) фази Y-123 відповідних розмірів, що проявляють надпровідні властивості з критичним струмом, достатнім для їх левітації. Експериментально доведено існування стійких рівноважних станів для двох надпровідної кілець із струмом в підтримувальному магнітному полі і в полі сили тяжіння. На підставі проведених експериментів і розрахунків запропоновано конфігурацію лабораторної моделі левітуючого квадруполя.Разработана конфигурация поддерживающего магнитного поля для левитации двух сверхпроводящих колец. Экспериментально она сформирована из четырех соосных магнитов марки N40, вложенных друг в друга с чередованием полюсов и имеющих одну общую внешнюю поверхность. Изготовлены керамические кольца из высокотемпературной сверхпроводящей (ВТСП) фазы Y-123 соответствующих размеров, проявляющие сверхпроводящие свойства с критическим током, достаточным для их левитации. Экспериментально доказано существование устойчивых равновесных состояний для двух сверхпроводящих колец с током в поддерживающем магнитном поле и в поле силы тяжести. На основании проведенных экспериментов и расчетов предложена конфигурация лабораторной модели левитирующего квадруполя

Investigation of energy and mass balance “Trimyx-3M” Galatea multipole magnetic trap

In the work using Rogowski loop, measurements of the diamagnetic current, generating in the plasma volume of the “Trimyx-3M” Galatea multipole magnetic trap under its filling by plasmoids have been carried out. These measurements are confirmed by signals from diamagnetic probes. The mean value of the energy in plasma volume in the process of the trap filling by plasma and during plasma decay have been determined by the magnitude of diamagnetic current. These measurements are carried out simultaneously with the measurement of the time dependence of mean plasma density by microwave interferometer.За допомогою поясу Роговського здійснено виміри діамагнітного струму, що виникає в плазмовому об’ємі мультипольної магнітної пастки-Галатеї "Трімікс-3М" при наповненні її плазмовими згустками. Ці виміри підтверджені сигналами з діамагнітних зондів. За величиною діамагнітного струму визначалася величина енергії в плазмовому об’ємі і її зміна в процесі заповнення пастки плазмою і її розпаду. Виміри проведено одночасно з вимірами за допомогою СВЧ-інтерферометра часової залежності середньої концентрації плазми.С помощью пояса Роговского произведены измерения диамагнитного тока, возникающего в плазменном объеме мультипольной магнитной ловушки-Галатеи «Тримикс-3М» при наполнении ее плазменными сгустками. Эти измерения подтверждены сигналами с диамагнитных зондов. По величине диамагнитного тока определялась величина энергии в плазменном объеме и ее изменение в процессе заполнения ловушки плазмой и её распада. Измерения проведены одновременно с измерением с помощью СВЧ-интерферометра временной зависимости средней концентрации плазмы

About stability of levitating states of superconducting myxini of plasma traps-Galateas

To develop a plasma trap with levitating superconducting magnetic coils it is necessary to carry out the search of their stable levitating states. With this purpose, based upon the superconductor property to conserve the trapped magnetic flux, in the uniform gravitational field the analytical dependence of the potential energy of one or two superconducting rings, having trapped the given magnetic fluxes, in the field of the fixed ring with the constant current from the coordinates of the free rings and the deflection angle of their axes from the common axis of the magnetic system has been obtained in the thin ring approximation. Under magnetic fluxes of the same polarity in coils the existence of the found from the calculations equilibrium levitating states for the manufactured HTSC rings stable relative to the vertical shifts of levitating rings and to the deflection angle of their axes from the vertical has been confirmed experimentally.Для разработки плазменной ловушки с левитирующими сверхпроводящими магнитными катушками нужно выполнить поиск их устойчивых левитирующих состояний. С этой целью, исходя из свойства сверхпроводников сохранять захваченный магнитный поток, в однородном поле силы тяжести в приближении тонких колец получена аналитическая зависимость потенциальной энергии одного либо двух сверхпроводящих колец, захвативших заданные магнитные потоки, в поле закрепленного кольца с постоянным током от координат свободных колец и углов отклонения их осей от общей оси системы. При совпадающих по знаку потоках в кольцах существование найденных из расчетов равновесных левитирующих состояний для изготовленных ВТСП колец, устойчивых по отношению к вертикальным смещениям левитирующих колец и к отклонению их осей от вертикали, было подтверждено экспериментально.Для розробки плазмової пастки з левітуючими надпровідними магнітними котушками потрібно виконати пошук їх стійких левітуючих станів. З цією метою, виходячи з властивості надпровідників зберігати захоплений магнітний потік, в однорідному полі сили тяжіння в наближенні тонких кілець отримана аналітична залежність потенційної енергії одного або двох надпровідних кілець, які захопили задані магнітні потоки, у полі закріпленого кільця з постійним струмом від координат вільних кілець і кутів відхилення їх осей від загальної осі системи. При співпадаючих за знаком потоках у кільцях існування знайдених з розрахунків рівноважних левітуючих станів для виготовлених ВТНП кілець, стійких по відношенню до вертикальних зміщень левітуючих кілець і до відхилення їх осей від вертикалі, було підтверджено експериментально

About levitation of superconducting rings for magnetic system of multipole plasma trap

In order to continue works on creation of the plasma trap with levitating magnetic coils the analytical function of the potential energy U(x,θ) of the system of two coaxial superconducting rings (and the upper ring is fixed at that), which trapped given fluxes of the same sign, in the homogeneous gravity field versus the coordinate x of the free ring and the deflection angle θ of its axis from the vertical has been obtained under approximation of thin rings. For manufactured HTSC rings, which trapped fluxes of the same sign, with the help of calculations of the dependence U(x,θ) in Mathcad system, such values of magnetic fluxes trapped by rings have been obtained under which equilibrium states of the free ring in the field of the fixed ring, stable to the shift of the levitating ring plane along the common axis and to the deflection of its axis from the vertical, exist. The existence of the determined by calculations equilibrium state for HTSC rings under trapped fluxes of the same sign, stable to the vertical shifts of the levitating ring and to the deflection of its axis from the vertical, has been proved experimentally.В продолжение работ по созданию плазменной ловушки с левитирующими магнитными катушками в приближении тонких колец получено аналитическое выражение для потенциальной энергии U (x,θ) системы из двух коаксиальных сверхпроводящих колец (причем, верхнее из них закреплено), захвативших заданные потоки одного знака, в однородном поле силы тяжести как функции координаты x свободного кольца и угла отклонения θ его оси от вертикали. Для изготовленных ВТСП-колец, захвативших потоки одного знака, с помощью расчетов в системе Mathcad зависимости U (x,θ) были найдены такие значения захваченных кольцами магнитных потоков, при которых существуют равновесные состояния свободного кольца в поле закрепленного кольца, устойчивые по отношению к смещению плоскости левитирующего кольца вдоль общей оси и к отклонению его оси от вертикали. Существование найденного из расчетов равновесного состояния для ВТСП- колец при захваченных потоках одного знака, устойчивого по отношению к вертикальным смещениям левитирующего кольца и к отклонению его оси от вертикали, было подтверждено экспериментально.У продовження робіт зі створення плазмової пастки з левітуючими магнітними котушками в наближенні тонких кілець отримано аналітичний вираз для потенційної енергії U (x, θ) системи з двох коаксіальних надпровідних кілець (причому, верхнє з них закріплено), що захопили задані потоки одного знаку, в однорідному полі сили тяжіння як функції координати x вільного кільця і кута відхилення θ його осі від вертикалі. Для виготовлених ВТНП-кілець, які захопили потоки одного знаку, за допомогою розрахунків в системі Mathcad залежності U (x, θ), були знайдені такі значення захоплених кільцями магнітних потоків, при яких існують рівноважні стани вільного кільця в полі закріпленого кільця, стійкі по відношенню до зміщення площини левітуючого кільця уздовж загальної осі та до відхилення його осі від вертикалі. Існування знайденого з розрахунків рівноважного стану для ВТНП-кілець при захоплених потоках одного знаку, стійкого по відношенню до вертикальних зсувів левітуючого кільця та до відхилення його осі від вертикалі, було підтверджено експериментально

Experimental Investigations of a Krypton Stationary Plasma Thruster

International audienceStationary plasma thrusters are attractive electric propulsion systems for spacecrafts. The usual propellant is xenon. Among the other suggested propellants, krypton could be one of the best candidates. Most studies have been carried out with a Hall effect thruster previously designed for xenon. The ATON A-3 developed by MSTU MIREA (Moscow) initially defined for xenon has been optimized for krypton. The stable high-performance ATON A-3 operation in Kr has been achieved after optimization of its magnetic field configuration and its optimization in different parameters: length and width of the channel, buffer volume dimensions, mode of the cathode operation, and input parameters. For a voltage of 400 V and the anode mass flow rate of 2.5 mg/s the anode efficiency reaches 60% and the specific impulse reaches 2900 s under A-3 operating with Kr. The achieved performances under operation A-3 with Kr are presented and compared with performances obtained with Xe

Characterization of Oscillations in Closed Drift Thrusters

The nature of oscillations in the 1 kHz-60 MHz fre-quency range that have been observed during opera-tion of closed drift thrusters (CDT), such as the sta-tionary plasma thruster (SPT) and the anode layer thruster (ALT), is quantitatively discussed. We use contours of various plasma parameters measured in-side the accelerating channel of an SPT[1, 2] as the starting point of our investigation and calculate the magnitude and spatial distribution of various asso-ciated natural and collision frequencies, characteris-tic lengths and velocities. This leads to a thorough characterization of the plasma in the channel under typical operation. This detailed picture is then used to evaluate the stability criteria and dispersion rela-tions of oscillations that are suspected to occur. Us-ing various dispersion relations, we present a band by band overview of the oscillations with a description of their observed behavior and discuss their nature and dependencies through comparison of the calcu-lated contours to reported observations. In particular we discuss the excitation of low frequency azimuthal drift waves that can form a rotating spoke at lower values of B∗r, axially propagating “transit-time ” os-cillations, high frequency azimuthal drift waves, ion-ization instability-type waves, and wave emission pe-culiar to weakly ionized inhomogeneous plasma in crossed electric and magnetic fields