RU2706804C1 - Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства - Google Patents

Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства Download PDF

Info

Publication number
RU2706804C1
RU2706804C1 RU2018139859A RU2018139859A RU2706804C1 RU 2706804 C1 RU2706804 C1 RU 2706804C1 RU 2018139859 A RU2018139859 A RU 2018139859A RU 2018139859 A RU2018139859 A RU 2018139859A RU 2706804 C1 RU2706804 C1 RU 2706804C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
magnetic field
earth
winding
active substance
Prior art date
Application number
RU2018139859A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Николаевич Армизонов
Павел Алексеевич Армизонов
Николай Егорович Армизонов
Original Assignee
Алексей Николаевич Армизонов
Павел Алексеевич Армизонов
Николай Егорович Армизонов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Николаевич Армизонов, Павел Алексеевич Армизонов, Николай Егорович Армизонов filed Critical Алексей Николаевич Армизонов
Priority to RU2018139859A priority Critical patent/RU2706804C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2706804C1 publication Critical patent/RU2706804C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу электропитания космических аппаратов и наземных пользователей электрической энергией. Производят прием солнечного излучения, при котором фотоэлементом, состоящим из двух контактирующих разнородных полупроводниковых пластин, преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую энергию. Причем осуществляют когерентный прием магнитоэлектрических волн магнитного поля Земли малогабаритной сверхширокополосной магнитной антенной когерентного индуцированного приема, фазовая обмотка которой размещена на кольцевом сердечнике из активного вещества. Магнитные моменты указанного вещества ориентируют вдоль силовых линий магнитного поля, и индуцируют в обмотке электродвижущую силу источника напряжения. Далее запитывают этим напряжением обмотку магнитопровода из активного вещества электрического трансформатора и статорную обмотку асинхронной машины, размещенную в пазах магнитопровода из активного вещества, вмонтированного в статор асинхронной машины. Техническим результатом является возможность создания малогабаритных источников электрической энергии большой мощности для космических аппаратов и экологически чистых источников электроэнергии для наземных пользователей. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано при разработке и создании источников электрической энергии различного назначения с применением энергии магнитного поля Земли.
В настоящее время известен способ с использованием солнечной энергией (прототип) посредством солнечной батареи (фотоэлектрического генератора), преобразующей энергию светового излучения в электрическую энергию.
Электрический ток в солнечной батареи (СБ) возникает в результате процесса происходящего в фотоэлементе. При попадании на него светового излучения возникает фотоэлектронное - квантовое явление: испускание каждого отдельного фотоэлектрона происходит в результате поглощения им одного фотона. Энергия фотона
Figure 00000001
полностью передается электрону так, что максимальная кинетическая энергия вылетающих фотоэлектронов удовлетворяет закону Эйнштейна:
Figure 00000002
, где А - работа выхода электрона из рассматриваемого фотоэлемента, ν - частота излучения, h - постоянная Планка.
Основные недостатки известного способа: низкое значение, выходной мощности электрической энергии светового излучения, большие габариты СБ и зависимость выходной мощности от освещенности фотоэлемента. В качестве фотоэлемента СБ используется система состоящая из двух контактарующих разных полупроводниковых пластин или из полупроводниковой пластины и металла.
Задачей предлагаемого изобретения разработка квантового способа обеспечения электропитания космических аппаратов и наземных пользователей электрической энергией с использованием энергии магнитоэлектрических волн магнитного поля Земли и реализующего его устройство с высоким значением, выходной мощности и малогабаритного реализующего устройства независящего от освещенности.
Указанную задачу осуществляют путем когерентного приема магнитоэлектрических волн магнитного поля Земли малогабаритной сверхширокополосной магнитной антенной, когерентного индуцированного приема, фазовая обмотка которой размещена на кольцевом сердечнике из активного вещества, ориентируют его микроскопические магнитные моменты вдоль силовых линий магнитного поля и индуцируют в обмотке электродвижущую силу источника напряжения, затем запитывают этим напряжением обмотку магнитопровода из активного вещества электрического трансформатора и статорную обмотку асинхронной машины размещенную в пазах магнитопровода из активного вещества вмонтированного в статор асинхронной машины.
На Фиг. 1 приведен вариант малогабаритной, сверхширокополосной магнитной квантовой антенны индуцированного когерентного приема магнитоэлектрических волн магнитного поля излучаемого Землей. (Авиакосмическая техника и технология №2, 2014, С. 30-37).
Физическая сущность квантового способа электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля Земли и реализующего его устройства, заключается в следующем.
На Рис. приведена структура силовых линий магнитных полей, обусловленных радиационными поясами Земли и их взаимодействие между собой. (Авиакосмическая техника и технология №4, 2014, С. 26-34).
Магнитное поле Земли связано с магнитными полями, обусловленными радиационными поясами Земли.
Figure 00000003
а) - круговой ток; б) - северный магнитный полюс; в) - внешний радиационный пояс; г) - внутренний радиационный пояс; д) - южный магнитный полюс.
Рис. Структура силовых линий магнитных полей, обусловленных радиационными поясами Земли и их взаимодействия между собой
Изменяющиеся магнитные поля радиационных поясов индуцируют на поверхности Земли индукционные токи - токи Фуко, в результате которого Земля излучает индуцированное, магнитоэлектрическое вихревое поле, которое мы называем магнитным полем Земли.
В реальных условиях магнитное поле распространяется в материальной среде, которая этим полем намагничивается. Магнитное поле Земли - это пространство, в котором действуют магнитные силы, связанные с намагниченностью Земли в целом. В качестве силовой характеристики магнитного поля используется понятие напряженности Н.
Напряженность магнитного поля рассматривается в физике как вспомогательная величина, но с учетом того, что в СГС единицей напряженности магнитного поля (эрстед) и единица магнитной индукции (гаусс) численно совпадают и имеют одинаковую размерность, переход от единиц напряженности магнитного поля в СГС к единицам магнитной индукции в СИ осуществляется просто: напряженность поля 1 гамма (γ) соответствует индукции 1нТл;
Figure 00000004
. Э=79,5775 А/м. (Ю.К. Меньшаков. Теоретические основы технических разведок. Москва, изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008, С. 477).
Напряженность магнитного поля Земли на магнитном экваторе 0,34 эрстед, у магнитных полюсов - около 0,66 эрстед (~10-5 нТл). В системе СИ напряженность магнитного поля Земли
Figure 00000005
.
Принцип работы квантового способа электропитания космических аппаратов и наземных пользователей электрической энергией магнитного поля Земли основан на магнитоэлектрической индукции, открытой М. Фарадеем в 1831 году (Патент №2598312 МПК
Figure 00000006
, 2016, RU).
Если в магнитное поле Земли поместить магнитную антенну, то под действием магнитного поля Земли содержащиеся в активном веществе магнитные диполи ориентируются в направлении поля Земли, усиливая напряженность магнитного поля.
В основе предлагаемого квантового способа лежит магнитная накачка активного рабочего вещества, магнитной антенной магнитоэлектрическим полем Земли, активного вещества статорной обмотки асинхронной машины, активного вещества электрического трансформатора постоянным напряжением индуцируемым в фазовой обмотке магнитной антенне.
накачка в приборах квантовой электроники - процесс возбуждения, активной среды (рабочего вещества) квантовой магнитной антенной под действием, магнитоэлектрического магнитного поля Земли, в результате которого нарушается равновесие распределения микрочастиц по энергетическим уровням. (Квантовая электроника, изд. "Советская энциклопедия", Москва, 1969, с. 309)
Под термином индуцированное понимается совокупность радиотехнических, оптических устройств - генераторы, магнитные квантовые антенны, усилители и преобразователи частоты магнитоэлектрических волн, действие которых основано на явлении индуцированного (вынужденного) приема излучения, усиления. Вынужденное усиление возникает в результате согласованного по частоте и направлению почти одновременного испускания магнитоэлектрических волн огромным количеством атомов, молекул под действием внешнего магнитного поля Земли. Вынужденное излучение, усиление может происходить в диапазонах радиоволн, инфракрасного излучения, видимого света и ультрафиолетового излучения (Квантовая электроника. - М.: Изд. «Советская энциклопедия», 1969, с. 11).
Согласно принципа применения взаимности для излучения приемных антенн (Г.Н. Кочержевский Антенно-фидерные устройства. - М.: Изд. «Связь», 1968, с. 106) направленные свойства антенны (амплитудная и фазовая характеристики направленности, коэффициент направленного действия) при ее работе в качестве передающей или в качестве приемной остаются одинаковыми (при условии, что приемник и передатчик присоединяются к одним и тем же точкам антенны). Из принципа взаимности вытекает обратимость процессов приема и излучения (передачи).
Согласно законам квантовой механики, энергия электрона, связанного в атоме, а следовательно и энергия атомов в целом в рабочем веществе не произвольна. При переходе атомного электрона с одного уровня энергии на другой атом может излучать или поглощать магнитоэлектрические волны.
Такой переход называется вынужденным или индуцированным. Переход электрона в состояние с большей энергией ε2 сопровождается поглощением порции (кванта) энергии магнитоэлектрического поля Земли.
Условием вынужденного поглощения является равенство
Figure 00000007
,
где υ - частота поглощения; h - постоянная Планка, равная 6,62⋅1023 эрг/сек; ε1, ε2 - энергии начального и конечного уровней.
Обратный вынужденный переход (прием) связан с испусканием кванта энергии в виде магнитоэлектрической волны. При этом частота и фаза колебаний возникших магнитоэлектрических волн в точности совпадают с частотой и фазой первичной волны, вызвавшей переход. Именно вынужденное излучение, вынужденный прием приводит к усилению амплитуды первичного значения магнитоэлектрического поля Земли.
Согласно интегральным формулировкам уравнений Максвелла под электромагнитными, магнитоэлектрическими полями следует понимать среду, пространственно-временное состояние которой полностью определяется (задается) четырьмя векторами:
Figure 00000008
- вектор напряженности электрического поля
Figure 00000009
;
Figure 00000010
- вектор электрического смещения
Figure 00000011
;
Figure 00000012
- вектор индукции магнитного поля
Figure 00000013
;
Figure 00000014
- вектор напряженности электрического поля
Figure 00000015
.
Эти векторы удовлетворяют четырем уравнениям Максвелла:
1)
Figure 00000016
2)
Figure 00000017
3)
Figure 00000018
4)
Figure 00000019
где вектор
Figure 00000020
- вектор плотности электрического тока
Figure 00000021
ρ - объемная плотность электрического заряда
Figure 00000022
.
Наряду с электромагнитной индукцией
Figure 00000023
имеет место симметричное явление магнитоэлектрической индукции
Figure 00000024
при
Figure 00000025
).
Следовательно, среда пространственно-временного состояния физически описывается не одним, а двумя явлениями: электромагнитной индукцией и магнитоэлектрической, которым соответствуют электромагнитное поле и магнитоэлектрическое.
На практике в настоящее время применяются только электромагнитные волны и соответственно в качестве приемных, передающих антенн используются только электрические антенны. (Патент №2570651 МПК H04J 1/00, 2015, RU) Структура магнитоэлектрического поля отличается от структуры электромагнитного поля только местами линий векторов Е и Н. Электромагнитные волны, достигая приемных электрических антенн, возбуждают в них электродвижущие силы (ЭДС) пропорциональные мгновенному значению напряженности электрического поля. Магнитоэлектрические волны, достигая приемных магнитных антенн, возбуждают в них ЭДС пропорциональную мгновенному значению магнитного поля.
Волновое сопротивление воздушной (вакуумной) среды WC имеет чисто активный характер и численно равно (Г.Б. Белочерковский. Основы радио-техники и антенны, часть I, С. 329)
Figure 00000026
где
Figure 00000027
- меридиональная составляющая вектора Е,
Figure 00000028
- азимутальная составляющая вектора Н,
Figure 00000029
, магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума),
Figure 00000030
, электрическая постоянная (диэлектрическая постоянная вакуума).
Соответственно волновое сопротивление среды, заполненное магнитоэлектрическим полем для свободного пространства определяется выражением. (Авиакосмическая техника и технология №4, 2014: - С. 26-34).
Figure 00000031
Физический смысл волнового сопротивления среды при распространении электромагнитных волн определяет отношение напряженности электрического поля к напряженности магнитного поля подобно тому, как волновое сопротивление длинной линии определяет отношение напряженности к току бегущей волны в проводах линии.
Физический смысл волнового сопротивления среды при распространении магнитоэлектрических волн определяет как отношение напряженности магнитного поля к напряженности электрического подобно тому, как проводимость длинной линии определяет отношение тока к напряжению.
На основании перестановочной инвариантности вытекающей из уравнения Максвелла при применении в качестве передающих магнитных антенн происходит усиление излучающих радиосигналов, а при применении их в качестве приемных происходит соответственно увеличение чувствительности приемных устройств. (Авиакосмическая техника и технология №4, 2014: - С. 26-34, Г.Н. Кочержевский. Антенно-фидерные устройства. Изд-ство "Связь", Москва 1968, С. 24).
В соответствии с выражением (Авиакосмическая техника и технология №4, 2014: - С. 26-34)
Figure 00000032
где
Figure 00000033
- мощность принимаемая магнитной антенной,
Figure 00000034
- мощность принимаемая электрической антенной,
При применение магнитной антенны для усиления магнитоэлектрического (магнитного) поля Земли, основанного на использовании индуцированного приема системой возбужденных частиц активного вещества, например пермоллоя с целью обеспечения электрической энергией космических аппаратов энергией магнитоэлектрического поля Земли, энергетический потенциал магнитоэлектрического (магнитного) поля в системе СИ повысится от начального значения, равного
Figure 00000035
до значения
Figure 00000036
Энергия магнитного поля Земли цилиндрической катушки (статорной катушки) обмотки асинхронной может определятся выражением (X. Кухлинг. Справочник по физике, С. 351)
Figure 00000037
где
Figure 00000038
- абсолютная магнитная проницаемость
Figure 00000039
,
Н - напряженность магнитного поля
Figure 00000040
,
V - объем магнитного поля
Figure 00000041
,
W- энергия магнитного поля [Дж].
При запитывании индуцированным напряжением в фазовой обмотке магнитной антенне обмотку магнитопровода из активного вещества электрического трансформатора и статорную обмотку асинхронной машины, энергетический потенциал магнитоэлектрического (магнитного) поля Земли с целью обеспечения электрической энергией магнитного поля Земли наземных пользователей, повысится от значения
Figure 00000042
до значения
Figure 00000043
Положительный эффект использования предложенного технического решения, преимущества квантового способа электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля Земли и реализующего его устройства по сравнению с известными решениями позволяет:
1) разработать и создать малогабаритный источник электрической энергии, обладающий высоким энергетическим потенциалом (большой мощностью) для космических аппаратов, используя энергию магнитного поля Земли;
2) разработать и создать экологически чистый источник электрической энергии, обладающий высоким энергетическим потенциалом (большой мощностью) для наземных пользователей, используя энергию магнитного поля Земли.
Анализ известных технических решений в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии признаков предложенного технического решения.
Таким образом, предложенный квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля Земли и реализующее его устройство соответствует критериям новизны, изобретательскому уровню, промышленная применяемость и дает при использовании положительный эффект.

Claims (1)

  1. Способ электропитания космических аппаратов и наземных пользователей электрической энергией, заключающийся в том, что производят прием солнечного излучения, при котором фотоэлементом, состоящим из двух контактирующих разнородных полупроводниковых пластин, преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую энергию, отличающийся тем, что осуществляют когерентный прием магнитоэлектрических волн магнитного поля Земли малогабаритной сверхширокополосной магнитной антенной когерентного индуцированного приема, фазовая обмотка которой размещена на кольцевом сердечнике из активного вещества, ориентируют его микроскопические магнитные моменты вдоль силовых линий магнитного поля и индуцируют в обмотке электродвижущую силу источника напряжения, затем запитывают этим напряжением обмотку магнитопровода из активного вещества электрического трансформатора и статорную обмотку асинхронной машины, размещенную в пазах магнитопровода из активного вещества, вмонтированного в статор асинхронной машины.
RU2018139859A 2018-11-12 2018-11-12 Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства RU2706804C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139859A RU2706804C1 (ru) 2018-11-12 2018-11-12 Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018139859A RU2706804C1 (ru) 2018-11-12 2018-11-12 Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706804C1 true RU2706804C1 (ru) 2019-11-21

Family

ID=68653121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018139859A RU2706804C1 (ru) 2018-11-12 2018-11-12 Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706804C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798574A (en) * 1996-12-20 1998-08-25 Trw Inc. Distributed electrical power system for modular spacecraft
RU98645U1 (ru) * 2010-05-31 2010-10-20 Борис Валентинович Гуреев Автономный магнитоэлектрический генератор (варианты)
RU112536U1 (ru) * 2011-05-20 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Магнитоэлектрический электромеханический преобразователь с кольцевой обмоткой
RU2460199C2 (ru) * 2010-11-19 2012-08-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Электрический генератор для подвижных объектов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5798574A (en) * 1996-12-20 1998-08-25 Trw Inc. Distributed electrical power system for modular spacecraft
RU98645U1 (ru) * 2010-05-31 2010-10-20 Борис Валентинович Гуреев Автономный магнитоэлектрический генератор (варианты)
RU2460199C2 (ru) * 2010-11-19 2012-08-27 Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" Электрический генератор для подвижных объектов
RU112536U1 (ru) * 2011-05-20 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Магнитоэлектрический электромеханический преобразователь с кольцевой обмоткой

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Parker The origin of magnetic fields
Dolgov et al. Electromagnetic radiation accompanying gravitational waves from black hole binaries
RU2706804C1 (ru) Квантовый способ электропитания космических аппаратов, наземных пользователей электрической энергией магнитного поля земли и реализующее его устройства
Yousif The Electromagnetic Radiation Mechanism: Radiation Physics
US20120092107A1 (en) Propulsion system using the antigravity force of the vacuum and applications
US8913366B1 (en) Virtual photon power converter
US3495791A (en) Method of and apparatus for effecting electro-mechanical energy interchange in a space vehicle
Minami et al. Laboratory evidence of earthward electric field in the magnetotail current sheet
RU2680629C2 (ru) Квантовый способ измерения напряжённости, направления, градиента магнитного поля земли и реализующее его устройство
Guglielmi et al. Pc 1 induced electromagnetic lift of background plasma in the magnetosphere
Fanton Wireless power transmission: State of the art and perspectives
Bjelić et al. An alternative theoretical model of the Earth's EM field based on two-component field hypotheses
Gonuguntla et al. Field momentum and the reality of the Dirac string
US20030076005A1 (en) Methods and apparatus to enhance electric currents
Baldwin Discovery of electricity and the electromagnetic force: Its importance for environmentalists, educators, physicians, politicians, and citizens
Simulik Longitudinal electromagnetic waves in the framework of standard classical electrodynamics
Solem et al. Laser coupling to nuclei via collective electronic oscillations—a simple heuristic model study
Giertz The photon consists of a positive and a negative charge, measuring gravity waves reveals the nature of photons
Bhattacharjee Foundation of Electromagnetic Waves
CN114156040B (zh) 一种强磁场低漏磁正负电子磁谱仪匀强磁场产生装置
Boddu et al. Solar Energy Harvesting from Solar Power Satellite
CHEW ENERGY CURRENT AND PHOTOELECTRICITY THEORY
WO2012096592A1 (ru) Способ создания пондеромот0рного эффекта воздействия и «аннигияяци0нные» движители
Lonngren Antenna sheaths in a dusty plasma
Ki et al. Electron–Phonon Coupling Effects on the Karpman–Washimi Ponderomotive Magnetization in a Semiconductor Plasma