یون کرافت، پرواز با الکتریسیته

معرفی

یون کرافت (ion craft) یک وسیله ی تولید نیروی پیشران با استفاده از ولتاژ بالاست. از این دستگاه و تئوری آن می توان در صنایع فضایی و فضاپیماها و همچنین از باد یونی حاصل در این وسیله، می توان در خنک سازی ابزار الکترونیکی همچون cpu کامپیوتر ها و … مورد استفاده قرار داد.

این ایده، ابتدا توسط توماس تاونسند براون (Thomas Townsend brown)در سال ۱۹۲۰٫م مورد بررسی قرار گرفته و طرح هایی برای آن زده شده است. همچنین اصل و بنیان فیزیک این وسیله بر تئوری ای به نام اثر بیفیلد براون ( biefeld brown effect ) استوار است.

تئوری
همانطور که گفته شد، اثر بیفیلد براون توضیح دهنده فیزیک این پدیده است. طبق این تئوری، در یک مدار با خصوصیاتی که در جلو ذکر خواهد شد، یون ها در فضای با چگالی بار بیشتر، به سمت فضای با چگالی بار کمتر حرکت میکنند. این مدار باید خصوصیات زیر را داشته باشد:

_ دارای ولتاژ بالا (بیش از ۱ kv) باشد.
_ یکی از الکترود ها نسبت به دیگری، مساحت و سطح مقطع کمتری داشته باشد(کوچک تر باشد؛ همچون سوزن و صفحه فلزی) تا در قسمت کوچکتر، چگالی بار بیشتر از قسمت پهن، بشود.
_ در اطراف این دستگاه، گازی وجود داشته باشد که با جریان ولتاژ بالا یونیزه شود(خلا نباشد)
_ فاصله ی دو الکترود از یکدیگر، ضربدر ضریب شکست الکتریکی گاز اطراف مدار، کمتر از ولتاژ موجود در مدار نباشد.( یعنی فاصله ی اندک آن موجب تخلیه الکتریکی و جرقه زدن نباشد)
_مقدار قسمت بالا، منهای ولتاژ موجود در مدار، بیش از ۱۵-۲۰ kv نباشد.(یعنی فاصله ی زیاد آن مانع از ایجاد باد یونی نشود)
با فراهم نمودن این مدار، شاهد جریان باد یونی از قطب کوچک، به قطب بزرگ خواهیم بود.


با کاهش فاصله ی الکترود و قرار دادن مدار در استانه جرقه زدن، میتوانیم نور های کمرنگ بنفش(برای هوای اتاق این رنگ حاصل میشود) بین دو الکترود ببینیم که تخلیه کرونا( corona discharge ) نام دارد.

ساختار و طرز کار

دستگاه یون کرافت، با استفاده از تئوری بیفیلد براون و فراهم نمودن سامانه ای مناسب برای کنترل جهت باد یونی، یک نیروی پیشران تولید نموده و به دلیل سبکی ساختار این وسیله، قادر به بلند کردن وزن خود نیز خواهد بود.
ساختار این دستگاه، با استفاده از سه تکه نازک چوب بالسا، فویل الومینیوم در بدنه، و سیم نازک در قسمت بالایی شکل میگیرد.
با اتصال جریان برق در این سازه، سیم نازک و فویل آلومینیوم، به دلیل ولتاژ بالایی که دارند شروع به یونیزه کردن هوای اطراف خود میکنند.(یونیزاسیون) چگالی بار در اطراف سیم بیش از اطراف فویل خواهد بود. به همین دلیل یون ها از سمت سیم با سرعت به سمت فویل می ایند و باد یونی ایجاد میکنند.
* یون ها از فویل الومینیوم گذر میکنند و همه ی انها جذب فویل نمیشوند. چراکه در ان صورت نیروی داخلی ایجاد می شد و حرکتی به وجود نمی امد.

شمای یون کرافت

فاصله ی بین سیم و فویل، همان فاصله ی مناسب بین دو قطب مدار می باشد که با توجه به گاز مورد استفاده در اطراف سیم و مقدار ولتاژ مدار، تنظیم میشود.
همچنین این سازه میتواند با مصالح دیگر و یا با شمایی غیر از شمای مثلثی هم ساخته شود اما باید به تناسب وزن یون کرافت و نیروی پیشران حاصل از باد یونی توجه داشت تا یون کرافت، توانایی بلند کردن خود را داشته باشد.

طرح های مختلفی از سازه ی یون کرافت:

 

بیشتر بخوانید در:

۱٫ https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ion_wind
۲٫ https://en.m.wikipedia.org/wiki/Ionocraft
۳٫ https://en.m.wikipedia.org/wiki/biefeld-brown_effect

حسین دارستانی

نویسنده: حسین دارستانی

حسین دارستانی، دانش آموز سوم ریاضی دبیرستان علامه حلی تهران. علاقمند به فیزیک HV و مدیریت. از نظرم "تغییر" رکن اساسی زندگی هر انسانه.

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *