RU2645740C2 - Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов - Google Patents
Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645740C2 RU2645740C2 RU2016123002A RU2016123002A RU2645740C2 RU 2645740 C2 RU2645740 C2 RU 2645740C2 RU 2016123002 A RU2016123002 A RU 2016123002A RU 2016123002 A RU2016123002 A RU 2016123002A RU 2645740 C2 RU2645740 C2 RU 2645740C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- plates
- spacecraft
- rotation
- axis
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Navigation (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении реализации получения импульса силы, действующей в заданном направлении, и может быть использовано на борту космического аппарата с помощью электрической энергии, вырабатываемой, например, солнечными батареями. Указанные обкладки выполнены в виде незамкнутых проводников, выложенных на плоские диэлектрические основы, электрически изолированы и разведены друг от друга после зарядки конденсаторов и расположены на концах стержней, вращающихся на оси, которая может быть расположена на космическом аппарате. Практически не имеющие внешнего магнитного поля обмотки могут быть расположены на космическом аппарате в области магнитного поля движущихся заряженных обкладок наибольшей напряженности. В процессе вращения стержней с обкладками направление тока в каждой обмотке меняется в моменты времени, близкие к моментам, когда какая-либо одна из проекций силы электромагнитного взаимодействия, возникающей на ее витках, на указанной оси трехмерной системы координат меняет свое направление на противоположное заданному, в результате которого появляются суммарная сила и, соответственно, ее импульс, не равные нулю. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при освоении космического пространства.
Как известно в настоящее время для управления траекторией полета космического аппарата (КА) используются в основном двигатели, создающие необходимые для маневрирования движущие силы посредством сжигания химического топлива. Однако пополнение запаса этого топлива на аппарате, прежде всего в ходе длительного полета, стоит очень дорого, а иногда и неосуществимо, что сильно ограничивает возможности изменения траектории аппарата. Поэтому целесообразно искать новые способы управления траекторией КА, не имеющие этого недостатка, например, способы на основе получения импульса движущей силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов, генерируемых, в частности, имеющейся на КА солнечной батареей.
Один из таких способов приведен в описании изобретения автора «Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов» [патент Российской Федерации RU 2579764 С1]. Этот способ основан на организации электромагнитного взаимодействия магнитного поля движущихся электрически заряженных тел с практически не имеющим внешнего магнитного поля электрическим тороидом с током, в результате которого суммарная сила взаимодействия, возникающая только на витках этого тороида, не равна нулю. При этом с помощью своевременного изменения направления тока в тороиде может быть обеспечено постоянное действие какой-либо из проекций этой силы на оси трехмерной системы координат и, соответственно, ее импульса в одном (заданном) направлении. Здесь в качестве движущихся заряженных тел используются движущиеся по окружности заряженные обкладки плоских электрических конденсаторов, электрически изолированные и разведенные друг от друга после их зарядки. Научные основания возможности использования именно такого взаимодействия для достижения поставленной цели изложены в описании указанного выше изобретения и в статье [Фортов В.В. Исследования способов расширения маневренных возможностей космических аппаратов. Ж. Космонавтика и ракетостроение, ЦНИИмаш, №3, 2016].
Ниже приводится описание предлагаемого устройства для реализации указанного способа получения импульса силы, действующей в заданном направлении. На фиг. 1 и 2 приведены обозначения и показаны положения частей этого устройства в различные моменты времени его работы.
Так на фиг. 1 показаны стержни 1 с возможностью вращения с помощью электродвигателя вокруг оси 2, расположенной на корпусе космического аппарата. На этих стержнях находятся два плоских электрических конденсатора с обкладками 3 и 4, которые показаны в положении зарядки от какого-либо источника электроэнергии, в частности от солнечной батареи, имеющейся на космическом аппарате. Они расположены параллельно плоскости вращения стержней 1 и имеют возможность перемещения с помощью электроприводов параллельно оси 2, т.е. оси OZ, связанной с космическим аппаратом трехмерной системы координат и вдоль стержней 1. Расположение разноименных зарядов на этих обкладках, накапливаемых в процессе зарядки, показано кружочками с соответствующими знаками внутри. Там же показаны практически не имеющие внешнего магнитного поля отдельные обмотки кольцевых сердечников проводником с током, т.е. в данном случае электрические тороиды 5 из их последовательности, расположенной на космическом аппарате по всей окружности с центром, совпадающим с центром вращения стержней 1. Здесь эти тороиды 5 установлены таким образом, что их плоскости перпендикулярны плоскости вращения стержней 1, а центральные оси симметрии, перпендикулярные их плоскостям, проходят через ось вращения стержней 1 с обкладками 3 и 4.
Каждая обкладка конденсаторов, используемых для осуществления указанного выше взаимодействия, представляет собой незамкнутый проводник 6, выложенный на плоские диэлектрические основы 7. При этом участки проводника не касаются друг друга и не образуют замкнутых петель. Это сделано для ограничения миграции зарядов, находящихся на обкладках, по их поверхностям и ее негативного влияния на магнитные поля движущихся обкладок. Цифрой 8 помечены проводники, соединяющие солнечную батарею и обкладки конденсаторов при их зарядке.
На фиг. 2 изображена схема размещения заряженных обкладок 3 и 4, разведенных друг от друга и перемещенных с помощью электроприводов на концы стержней 1 после зарядки электрических конденсаторов. Т.е. здесь отражена картина взаимодействия обкладок 3 и 4 с тороидами 5 в процессе вращения стержней 1 с угловой скоростью со (угол поворота обозначен буквой β). При этом тороиды 5 находятся между движущимися заряженными обкладками в области их магнитного поля наибольшей напряженности. Пунктиром показаны отдельные линии магнитной индукции этих полей В.
На фиг. 3 приведены зависимости проекции силы электромагнитного взаимодействия, возникающей на витках одного тороида 5 при движении вблизи его заряженных обкладок 3, на ось OZ Pz и ее импульса Impz от величины Δβ. Здесь величиной Δβ измеряется угол поворота стержней 1 с обкладками 3 относительно середины тороида 5. Указанные зависимости получены с помощью компьютерной программы расчета, кратко охарактеризованной в статье [Фортов В.В. Некоторые особенности электромагнитного взаимодействия электрических контуров с током. Ж. РАН «Электричество», №6, 2005 г.] и использованной ранее при подготовке материалов заявки на указанный выше способ. Программа позволяет рассчитывать трехмерное магнитное поле, создаваемое проводником произвольной формы с током, и силы, действующие на проводник с током, помещенный в это поле. Она была досконально проверена на известных случаях взаимодействия, и получаемые с ее помощью результаты соответствовали всем положениям существующей теории электромагнетизма, и поэтому использована в данных расчетах.
Изображенные на фиг. 3 сплошными линиями типичные зависимости силы Pz и величины ее импульса Impz за время поворота стержней 1 с обкладками 3 вблизи тороида на определенный угол (в данном расчетном случае относительно тороида от Δβ=-15° до Δβ=+15°) показывают, что при постоянном направлении тока в тороиде 5 средняя величина этой силы и, соответственно, ее импульс равны нулю. Понятно, что если в моменты прохождения обкладок вблизи середины тороида 5, т.е. при Δβ≈0°, изменить направление тока в этом тороиде на противоположное, то средняя величина силы Pz и величина импульса Impz за то же время поворота стержней не будут равны нулю. Соответствующие этому случаю изменения зависимостей Pz и Impz изображены на фиг. 3 пунктиром.
Таким образом, если в процессе вращения стержней 1 с заряженными обкладками 3 и 4 в моменты времени, близкие к моментам, когда силы Рz в тороидах меняют свое направление на противоположное заданному, с помощью коммутатора направлений тока изменять в них направления этих токов, то сумма сил всех тороидов 5 и ее импульс постоянно будут не равны нулю и действовать в заданном направлении (в данном случае в направлении оси OZ). Зависимости этой суммарной силы и ее импульса от угла β в процессе одного оборота стержней 1 для такого случая приведены на фиг. 4. Указанный импульс силы , постоянно действующей в заданном направлении, может использоваться для управления траекторией космического аппарата.
Что касается сил Рх и Pz, то расчеты показали, что при одинаковом расстоянии обкладок от тороидов по оси OZ значения этих проекций силы электромагнитного взаимодействия при любом Δβ, т.е. в каждый момент времени, равны нулю.
Возникающий в процессе вращения стержней 1 реактивный крутящий момент, действующий на КА, может парироваться путем установки на него парного количества таких устройств с вращением стержней 1 в противоположных направлениях.
Итак, описанное устройство позволяет получать импульс силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия электрических зарядов, который может быть использован для управления траекторией космического аппарата с помощью электрической энергии, вырабатываемой, например, солнечными батареями. Для этого необходимо, чтобы в нужный момент направление оси вращения стержней 1 с заряженными обкладками совпадало с заданным направлением, требующимся для какого-либо изменения этой траектории, что может быть достигнуто соответствующей ориентацией КА.
Предлагаемое устройство обеспечивает электромагнитное взаимодействие практически не имеющих внешнего магнитного поля обмоток кольцевых сердечников проводником с током с магнитным полем движущихся заряженных обкладок плоских электрических конденсаторов, в результате которого появляются суммарная сила и, соответственно, ее импульс, не равные нулю.
Эти обкладки, электрически изолированные и разведенные друг от друга после зарядки конденсаторов, располагаются на концах стержней с возможностью вращения этих стержней вокруг оси, расположенной на космическом аппарате. Обкладки в целях уменьшения возможности миграции зарядов по ним выполнены в виде незамкнутых проводников, выложенных на плоские диэлектрические основы.
Практически не имеющие внешнего магнитного поля обмотки расположены на космическом аппарате в области магнитного поля движущихся заряженных обкладок наибольшей напряженности. При этом в процессе вращения стержней с обкладками направление тока в каждой обмотке меняется в моменты времени, близкие к моментам, когда какая-либо одна из проекций силы электромагнитного взаимодействия, возникающей на ее витках, на оси связанной с космическим аппаратом трехмерной системы координат меняет свое направление на противоположное заданному.
Claims (1)
- Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов, содержащее стержни с возможностью их вращения вокруг размещенной на космическом аппарате оси, на которых расположены плоские электрические конденсаторы, параллельные плоскостям вращения стержней, с возможностью разведения их обкладок друг от друга параллельно оси вращения стержней и перемещения по этим стержням, размещенные на космическом аппарате обмотки кольцевых сердечников проводником с током, коммутатор направлений токов в обмотках, а также электродвигатель для вращения стержней и электроприводы для разведения и перемещения обкладок, отличающееся тем, что после зарядки конденсаторов и в процессе вращения стержней их электрически изолированные и разведенные друг от друга обкладки, выполненные в виде незамкнутых проводников, выложенных на диэлектрические основы, находятся на концах стержней таким образом, что указанные обмотки располагаются между ними в области магнитного поля, возникающего при движении заряженных обкладок, наибольшей напряженности, при этом направление тока в каждой обмотке меняется с помощью коммутатора в моменты времени, близкие к моментам, когда какая-либо одна из проекций силы электромагнитного взаимодействия, возникающей на ее витках, на оси связанной с космическим аппаратом трехмерной системы координат меняет свое направление на противоположное заданному.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123002A RU2645740C2 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016123002A RU2645740C2 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016123002A RU2016123002A (ru) | 2017-12-14 |
RU2645740C2 true RU2645740C2 (ru) | 2018-02-28 |
Family
ID=60718368
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016123002A RU2645740C2 (ru) | 2016-06-10 | 2016-06-10 | Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645740C2 (ru) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5950759A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-23 | Moriji Yanagiya | 磁力電動機 |
JP2003244933A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-29 | Hiromoto Kato | 電磁力と軟磁性体の特性を用いた推進力発生装置 |
RU2004108029A (ru) * | 2004-03-19 | 2005-10-20 | Владимир Викторович Фортов (RU) | Способ получения движущих сил в результате взаимодействия электрических контуров с током |
RU2009146870A (ru) * | 2009-12-08 | 2011-06-20 | Борис Юрьевич Бурдин (RU) | Способ получения движущей силы |
RU2010118561A (ru) * | 2010-05-12 | 2011-11-20 | Евгений Валентинович Разумов (RU) | Способ получения тяговой магнитной силы |
RU2510122C1 (ru) * | 2012-07-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Способ создания электродинамической тяги |
RU2013127178A (ru) * | 2013-06-17 | 2015-01-27 | Фортов Владимир Викторович | Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
RU2579764C1 (ru) * | 2015-01-27 | 2016-04-10 | Владимир Викторович Фортов | Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
-
2016
- 2016-06-10 RU RU2016123002A patent/RU2645740C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5950759A (ja) * | 1982-09-14 | 1984-03-23 | Moriji Yanagiya | 磁力電動機 |
JP2003244933A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-29 | Hiromoto Kato | 電磁力と軟磁性体の特性を用いた推進力発生装置 |
RU2004108029A (ru) * | 2004-03-19 | 2005-10-20 | Владимир Викторович Фортов (RU) | Способ получения движущих сил в результате взаимодействия электрических контуров с током |
RU2009146870A (ru) * | 2009-12-08 | 2011-06-20 | Борис Юрьевич Бурдин (RU) | Способ получения движущей силы |
RU2010118561A (ru) * | 2010-05-12 | 2011-11-20 | Евгений Валентинович Разумов (RU) | Способ получения тяговой магнитной силы |
RU2510122C1 (ru) * | 2012-07-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Способ создания электродинамической тяги |
RU2013127178A (ru) * | 2013-06-17 | 2015-01-27 | Фортов Владимир Викторович | Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
RU2579764C1 (ru) * | 2015-01-27 | 2016-04-10 | Владимир Викторович Фортов | Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016123002A (ru) | 2017-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120137652A1 (en) | Electromagnetic Thrust System | |
Tze et al. | Global signatures of gauge invariance: Vortices and monopoles | |
RU2645740C2 (ru) | Устройство для получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов | |
Ashida et al. | Thrust evaluation of small-scale magnetic sail spacecraft by three-dimensional particle-in-cell simulation | |
Schieber | Unipolar induction braking of thin metal sheets | |
RU2579764C1 (ru) | Способ получения импульса силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов | |
Mende | What is Not Taken into Account and they Did Not Notice Ampere, Faraday, Maxwell, Heaviside and Hertz | |
Russell | Reconnection at the Earth's magnetopause: Magnetic field observations and flux transfer events | |
RU2668233C1 (ru) | Устройство для получения силы, действующей в заданном направлении, путем организации взаимодействия движущихся электрических зарядов | |
CN111857231B (zh) | 一种利用电容充放电时序控制旋转磁场的装置及方法 | |
Gregersen | The Britannica guide to electricity and magnetism | |
Wu | Parameter studies for traveling wave coaxial launchers | |
US20160254737A1 (en) | Electromagnetic Angular Acceleration Propulsion System | |
RU2132109C1 (ru) | Генератор механической энергии (варианты) | |
Jarnieux et al. | FEM computation of eddy current and forces in moving systems; application to linear induction launcher | |
Mende | Updated electrodynamics | |
Lin et al. | Manifestation of eddy and meridian fields of systems | |
RU2091976C1 (ru) | Способ генерирования механической энергии и устройство для его осуществления (варианты) | |
RU2015119424A (ru) | Способ получения импульса силы в целях управления космическими аппаратами с помощью электрической энергии, вырабатываемой солнечными батареями | |
Karaoglu et al. | Magnetic Field | |
RU2368996C1 (ru) | Модульно-дисковая универсальная электрическая машина белашова | |
Rai | Question bank in electrical and electronics engineering | |
Urone et al. | Magnetic Field Strength: Force on a Moving Charge in a Magnetic Field | |
Barnett | Note on Diamagnetism: Clarification of Relations between Fundamental Molecular Theories | |
RU2368994C1 (ru) | Модульно-цилиндрическая универсальная электрическая машина белашова |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180611 |