PL233247B1 - Działo magnetyczne oraz pocisk działa magnetycznego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest nowy typ działa magnetycznego, wykorzystującego nowatorską konstrukcję rdzenia magnetycznego, który umożliwia rozpędzanie pocisków do prędkości kosmicznych, co jest jego zaletą. Pociskiem jest uzwojenie zbudowane z elementów Cu41, Cu42 wraz z pierścieniami zasilającymi, wykonanymi z miedzi. W dziale magnetycznym zastosowano unikalną topologię oddziaływujących elementów, w której prąd płynący przez uzwojenie pocisku oddziałuje z polem magnetycznym rdzenia magnetycznego, zbudowanego z elektromagnesów połączonych ze sobą za pomocą elementu (St1). Pojedynczy elektromagnes rdzenia magnetycznego zbudowany jest z rdzenia wykonanego z ferromagnetyka o dużej przenikalności magnetycznej (R1 do R12) i nawiniętego na nim uzwojenia przewodem miedzianym w izolacji. Elektromagnesy mocowane są do elementu (St1), wykonanego z ferromagnetyka o dużej przenikalności magnetycznej za pomocą połączenia trapezowego. Zasilanie poszczególnych uzwojeń elektromagnesów rdzenia magnetycznego prowadzi do wytworzenia jednoimiennych biegunów magnetycznych od strony ich łączenia bez szczeliny powietrznej z elementem (St1) za pomocą połączenia trapezowego. Działo magnetyczne będące przedmiotem zgłoszenia patentowego posiada również unikalne zasilanie uzwojenia pocisku przez rury (Cu21) i (Cu22) wykonane z przewodnika np. miedzi, w których szczelinie umieszczony jest pocisk, będący w istocie uzwojeniem w kształcie solenoidu.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest działo magnetyczne.

Obecny stan techniki to konstrukcje szynowe „Railgun” bądź działa opisane przez Gaussa wykorzystujące uzwojenia w kształcie cewek, które odpowiednio zasilane tworzą gradient poła magnetycznego, do którego wciągany jest przelatujący w ich wnętrzu pocisk wykonany z ferromagnetyka miękkiego.

Przykładem realizacji modelu działa opisanego przez Gaussa jest patent CN203966408U, w którymi do impulsowego zasilana uzwojenia w kształcie cewki wykorzystano baterię kondensatorów ładowanych za pomocą układu prostownika zasilanego z komercyjnej sieci elektrycznej. Pocisk według patentu CN203966408U wykonany jest z ferromagnetyka miękkiego, który jest wyciągany w gradient pola magnetycznego generowanego przez cewkę podłączoną do baterii kondensatorów.

Znany jest również patent WO2015195064A1, który ujawnia budowę kontrolowanego reaktora elektrycznego o poprzecznej polaryzacji magnetycznej. Jest on wykonany z uzwojenia w kształcie cewki, wewnątrz której znajduje się rdzeń zbudowany z pierścieni ułożonych osiowo i oddzielonych od siebie szczeliną z materiałów niemagnetycznych, na których to pierścieniach nawinięto uzwojenia i których to elementem jest magnes trwały bądź szczelina powietrzna - w takim przypadku rdzeń tworzą elementy ferromagnetyczne w kształcie litery „C”.

Działo magnetyczne według wynalazku, charakteryzuje się tym, że rdzeń magnetyczny jest wykonany z elektromagnesów zbudowanych z uzwojeń nawiniętych przewodem miedzianym w izolacji na rdzeniach wykonanych z ferromagnetyka miękkiego łączonych z elementem wykonanym z ferromagnetyka miękkiego bez szczeliny powietrznej, który to element łączony jest u podstawy bez szczeliny powietrznej z elementem wykonanym z ferromagnetyka miękkiego, do którego wnętrza przymocowano mrę wykonaną z izolatora elektrycznego, w której wnętrzu osadzono rurę wykonaną z przewodnika elektrycznego, na których to rdzeniach osadzono izolator w kształcie rury, na którym osadzono rurę wykonaną z przewodnika elektrycznego.

Pocisk działa magnetycznego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że zbudowany jest z pierścienia wykonanego z miedzi pokrytej izolacją elektryczną za wyjątkiem powierzchni wewnętrznej pierścienia, która nie jest pokryta izolatorem elektrycznym, który to pocisk zbudowany jest z pierścienia wykonanego z miedzi pokrytej izolatorem elektrycznym za wyjątkiem jego powierzchni zewnętrznej, która nie jest pokryta izolatorem elektrycznym, a które to pierścienie połączone są elektrycznie z odpowiednio elementami wykonanymi z przewodnika elektrycznego w izolacji elektrycznej.

Pocisk działa magnetycznego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że uzwojenie zbudowane z elementów wykonanych z miedzi podzielono na dwie części różniące się znacząco wysokością, którego mniejsza część jest zasilana z uzwojenia większego przez przewodniki elektryczne o orientacji osiowej.

Działo magnetyczne według wynalazku, charakteryzuje się tym, że pierścienie tworzące uzwojenie pocisku wykonane są z miedzi.

Działo magnetyczne według wynalazku, charakteryzuje się tym, że rury zasilające, wykonane są z miedzi.

Rozwiązanie ma na celu zmniejszenie masy pocisku, zwiększenie powierzchni zasilających uzwojenie pocisku oraz optymalne ukształtowanie pola magnetycznego, w którym znajduje się to uzwojenie.

Zastosowany w dziale pocisk w formie pierścienia nie ma swojego odpowiednika w obecnie istniejących rozwiązaniach. Nadto, w niniejszym zgłoszeniu patentowym zastosowano unikalny rdzeń magnetyczny, zbudowany z elektromagnesów łączonych ze sobą jednoimiennymi biegunami magnetycznymi za pomocą elementu St1 - dzięki temu wektor indukcji magnetycznej na zewnątrz rdzenia jest ortogonalny do jego hiperpowierzchni brzegowych.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunkach, na których przedstawiam:

Fig. 1 Rzut działa magnetycznego z zaznaczonymi przekrojami A-A, E i G przedstawionymi na rysunkach fig. 2, fig. 3, fig. 5,

Fig. 2 Przekrój A-A działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 1,

Fig. 3 Przekrój E działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 1 z zaznaczonym przekrojem C, D, F przedstawionymi na rysunkach fig. 4, fig. 6 i fig. 7,

Fig. 4 Przekrój C działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 3,

PL 233 247 B1

Fig. 5 Przekrój G działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig.1,

Fig. 6 Przekrój D działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig.3,

Fig. 7 Przekrój F działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig.3,

Fig. 8 Rzut działa magnetycznego z zaznaczonymi przekrojami B-B i H przedstawionymi na rysunkach fig. 9 i fig. 10,

Fig. 9 Przekrój B-B działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 8,

Fig. 10 Przekrój H działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 8,

Fig. 11-13 Rzuty pocisku działa magnetycznego z zaznaczonym przekrojem B na rysunku fig. 13 przedstawionym na rysunku fig. 14,

Fig. 14 Przekrój B pocisku działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 13,

Fig. 15 Rzut pocisku działa magnetycznego z zaznaczonym przekrojem A-A przedstawionym na rysunku fig. 16,

Fig. 16 Przekrój A-A pocisku działa magnetycznego zaznaczony na rysunku fig. 15,

Fig. 17 Rysunek poglądowy rzutów elementów Iz1, Cu21, Cu22 i Iz2 przedstawiających ich położenie względem siebie.

Przedmiotem wynalazku jest nowy typ działa magnetycznego miotającego pociski w kształcie cienkich pierścieni (fig. 11-13 i fig. 15-16) umieszczanych w polu magnetycznym rdzenia magnetycznego zbudowanego z elektromagnesów R1, ..., R12 - fig. 1-7 i fig. 8-10.

Pojedynczy elektromagnes rdzenia magnetycznego zbudowany jest z rdzenia wykonanego z ferromagnetyka miękkiego R1, ..., R12 np. ze sprasowanych blach elektrotechnicznych bądź z żelaza, na którym nawinięto uzwojenie przewodem miedzianym w izolacji: odpowiednio (Cu1 do Cu12) - fig. 1-7 i fig. 8-10.

Elektromagnesy R1, ..., R12 mocowane są do elementu St1 wykonanego z ferromagnetyka miękkiego za pomocą połączenia trapezowego - fig. 1-7 i fig. 8-10.

Działo magnetyczne będące przedmiotem zgłoszenia patentowego posiada również unikalne zasilanie uzwojenia pocisku przez rury Cu21 i Cu22 wykonane z przewodnika elektrycznego np. miedzi, w których szczelinie umieszczony jest zasilany przez nie pocisk będący w istocie uzwojeniem w kształcie solenoidu - fig. 11-14 i fig. 15-16.

Nazwa działa magnetycznego wywodzi się z uwzględnienia położenia pocisku względem rdzenia magnetycznego - jest umieszczany na zewnątrz rdzenia magnetycznego.

Pocisk działa magnetycznego jest zbudowany z pierścieni miedzianych Cu40, Cu43, które zasilają uzwojenie pocisku w kształcie cewki wykonane z elementów Cu41, Cu42 wykonanych z materiału o małej rezystywności np. z miedzi - fig. 11-14 i fig. 15-16.

Elementy uzwojenia pocisku Cu41, Cu42 są połączone elektrycznie z pierścieniami zasilającymi odpowiednio z Cu40, Gu43 oraz ze sobą a na pozostałych powierzchniach są izolowane.

Niewypełnione obszary uzwojenia pocisku uzupełnia się wycinakami pierścieni I1, I2 zaizolowanymi elektrycznie np. teflonem lub ceramiką na wszystkich swoich powierzchniach brzegowych wykonanymi z materiałów o tej samej gęstości co gęstość materiałów, z których zbudowane są pierścienie uzwojenia Cu41, Cu42 np. z miedzi — fig. 11-14 i fig. 15-16.

Zewnętrzna powierzchnia pierścienia Cu43 nie jest zabezpieczona izolatorem i jest odpowiedzialna za doprowadzenie zasilania do uzwojenia pocisku Cu41, Cu42. Pierścień ten ślizga się po wewnętrznej powierzchni rury Cu22 zasilającej pokrytej np. gra fenem w celu wyeliminowania iskrzeń oraz wzmocnienia powierzchni elementu Cu22 - fig. 1-7 i fig. 8-10.

Podobnie wewnętrzna powierzchnia pierścienia Cu40 nie jest zaizolowana, ponieważ jest odpowiedzialna za doprowadzenie drugiego bieguna zasilania do uzwojenia pocisku Cu42, Cu41. Pierścień Cu40 ślizga się po zewnętrznej powierzchni rury zasilającej Cu21 pokrytej grafenem.

Rury Cu21 i Cu22 podłączone są do różnoimiennych biegunów zasilacza impulsowego, który podczas załączenia dostarcza potrzebnej energii do zasilenia uzwojenia pocisku - fig. 1-7 i fig. 8-10.

Pierścień Cu40 połączony jest elektrycznie z elementem Cu41 (niepełnym pierścieniem) bezpośrednio przed elementem I1 - przyjmujemy jako zwrot dodatni zwrot zgodny z ruchem wskazówek zegara. Z kolei element Cu41 jest połączony elektrycznie z elementem Cu42 bezpośrednio przed elementem I2 a element Cu42 jest połączony elektrycznie bezpośrednio za elementem I2 z pierścieniem Cu43 - fig. 11-14.

Wewnętrzna powierzchnia rury zasilającej Cu21 jest izolowana od rdzenia magnetycznego R1, ..., R12 za pośrednictwem izolatora elektrycznego Iz1, który może być wykonany z teflonu bądź z materiałów ceramicznych.

PL 233 247 B1

Element St1 łączony jest (np. za pomocą śrub) bez szczeliny powietrznej z elementem St2 wykonanym z ferromagnetyka miękkiego np. ze sprasowanych blach elektrotechnicznych odizolowanych od siebie elektrycznie - fig. 1-7 i fig. 8-10.

We wnętrzu rury St2 wykonanej z ferromagnetyka miękkiego umieszczana jest rura Iz2 wykonana z izolatora np. z materiałów ceramicznych a we wnętrzu izolatora Iz2 rura zasilająca Cu22 wzmocniona od wewnątrz np. grafenem.

Na rysunku fig. 17 przedstawiono rzuty elementów Iz1, Cu21, Cu22 i Iz2 w celu pokazania ich położenia względem siebie.

Uzwojenie pocisku zbudowane z elementów Cu41 i Cu42 może być podzielone na dwie części płaszczyzną prostopadłą do osi symetrii pocisku. Jedna z tych części o znacznie mniejszych rozmiarach jest odizolowana od pierścieni Cu40 i Cu43 i zasilana przewodami o orientacji osiowej z części uzwojenia o większych rozmiarach. Dzięki takiemu rozwiązaniu silą działająca na elementy osiowe przewodnika przez które płynie prąd jest styczna do okręgu co prowadzi do działania na pocisk różnego od zera momentu siły, który wprowadza pocisk w ruch obrotowy.

W przedniej części pocisk może być zakończony cienkim pierścieniem wykonanym z tytanu, którego średnica wewnętrzna musi być większa niż średnica wewnętrzna pocisku a zewnętrzna średnica pierścienia mniejsza niż średnica pocisku.

Pociski muszą być wyważone ze względu na ich ruch obrotowy. Przewiduje się, że pocisk po wylocie z działa zacznie się szybko ogrzewać prowadząc do jego stopienia i utworzenia wirującego pierścienia o bardzo dużej energii i prędkości - jest możliwość osiągnięcia prędkości kosmicznych.

Działo magnetyczne ładuje się pociskami zbudowanymi z elementów Cu40, ..Cu42 oraz I1 i I2 od strony wylotowej lufy zbudowanej między innymi z elementów St1 i St2 - fig. 1-7 i fig. 8-10. Pocisk musi być przemieszczony na początek rdzenia magnetycznego, gdzie jest blokowany pierścieniem ceramicznym - działo jest dłuższe niż rdzeń magnetyczny.

Zasilanie poszczególnych uzwojeń elektromagnesów Cu1, ..., Cu12 rdzenia magnetycznego prowadzi do wytworzenia jednoimiennych biegunów magnetycznych od strony ich łączenia bez szczeliny powietrznej z elementem St1 za pomocą połączenia trapezowego.

Pole magnetyczne utworzone przez elektromagnesy R1, ..., R12 wraz z ich uzwojeniami Cu1, ..., Cu12 zamyka się przez obwód magnetyczny zbudowany kolejno z elementów: Iz1, Cu21, pocisku zbudowanego z elementów Cu40, ..., Cu43 i I1, I2 oraz szczeliny powietrznej, Cu22, lz2, St2, St1 - fig. 1-16.

Rury Cu21, Cu22 zasilające uzwojenie pocisku Cu41, Cu42 są zasilane zasilaczem impulsowym, który wymusza przepływ prądu przez uzwojenie pocisku, które umieszczone jest w polu magnetycznym rdzenia magnetycznego R1, ..., R12 - fig. 1-16.

Wektor pola magnetycznego elektromagnesów R1, ..., R12 jest ortogonalny do wektora przepływni prądu elektrycznego przez uzwojenie pocisku Cu41, Cu42 w wyniku czego na pocisk działa siła Lorentza, która przyspiesza pocisk znajdujący się w lufie działa.

Znaczące zmniejszenie masy pocisku przy zachowaniu działającej na niego wartości siły prowadzi do zwielokrotnienia jego prędkości, co jest istotne w przypadku niszczenia rakiet, poruszających się z dużymi prędkościami, wyposażonych w komputery pokładowe kontrolujące ich przelot.

Działo magnetyczne znajdzie zastosowanie w przemyśle obronnym Polski.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Działo magnetyczne, znamienne tym, że rdzeń magnetyczny jest wykonany z elektromagnesów zbudowanych z uzwojeń (Cu 1),(Cu12) nawiniętych przewodem miedzianym w izolacji na rdzeniach (R1), ..., (R12) wykonanych z ferromagnetyka miękkiego łączonych z elementem (St1) wykonanym z ferromagnetyka miękkiego bez szczeliny powietrznej, który to element łączony jest u podstawy bez szczeliny powietrznej z elementem (St2) wykonanym z ferromagnetyka miękkiego, do którego wnętrza przymocowano rurę wykonaną z izolatora elektrycznego (lz2), w której wnętrzu osadzono rurę wykonaną z przewodnika elektrycznego (Cu22), na których to rdzeniach (R1), ..., (R12) osadzono izolator (Iz1) w kształcie rury, na którym osadzono rurę wykonaną z przewodnika elektrycznego (Cu21).
2. 2. Działo magnetyczne według zastrz. 1, znamienne tym, że rury (Cu21) i (Cu22), wykonane są z miedzi.

   PL 233 247 B1
3. 3. Pocisk działa magnetycznego, znamienny tym, że zbudowany jest z pierścienia (Cu40) wykonanego z miedzi pokrytej izolacją elektryczną za wyjątkiem powierzchni wewnętrznej pierścienia, która nie jest pokryta izolatorem elektrycznym, który to pocisk zbudowany jest z pierścienia (Cu43) wykonanego z miedzi pokrytej izolatorem elektrycznym za wyjątkiem jego powierzchni zewnętrznej, która nie jest pokryta izolatorem elektrycznym, a które to pierścienie połączone są elektrycznie odpowiednio z elementami (Cu41) i (Cu42) wykonanymi z przewodnika elektrycznego w izolacji elektrycznej.
4. 4. Pocisk działa magnetycznego według zastrz. 3, znamienny tym, że uzwojenie zbudowane z elementów (Cu41) i (Cu42) podzielono na dwie części różniące się znacząco wysokością, którego mniejsza część jest zasilana z uzwojenia większego przez przewodniki elektryczne o orientacji osiowej.
5. 5. Pocisk działa magnetycznego według zastrz. 3, znamienny tym, że elementy (Cu41) i (Cu42) tworzące uzwojenie pocisku wykonane są z miedzi.