ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B60L9/08 H04N1/08 

Изобретение относится к энергомашиностроению, касается усовершенствования электростатических элементов и электродинамических движителей и может найти применение в электротехнике и на транспорте.

Известен электростатический элемент, содержащий металлическую оболочку-экран, окружающую электроемкую часть, состоящую из тонких металлических пластин, заключенных в твердый диэлектрик [1]
Недостатками этого элемента являются сложная конструкция и ограниченные функциональные возможности, препятствующие его использованию в движителях.

Известен электродинамический движитель, содержащий генератор электромагнитных импульсов [2]
Недостатками этого движителя являются сложная конструкция и значительные габариты, а так же сложная и громоздкая система питания, что усложняет его изготовление и использование.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции, достаточно простой по конструкции и несложной в эксплуатации, могущей в то же время успешно конкурировать с известными движителями, в частности реактивными.

Поставленная задача решается за счет того, что усовершенствована конструкция электростатического элемента и электродинамического движителя, который этим элементом оснащен. При этом вокруг заряженного тела создается электрическое поле за счет излучаемых генератором электромагнитных импульсов (э. м. и.). Э.м.и. должны быть поперечными, линейно поляризованными и иметь один знак (направление) вектора электрической составляющей (фиг. 1). Кроме того, э. м. и. должны характеризоваться высокими значениями электрической составляющей, т.е. иметь значительную энергию, сконцентрированную и направленную в относительно небольшой объем. Этими качествами могут обладать высокочастотные э. м. и. продолжительность которых сопоставима с периодами электромагнитных колебаний в диапазонах СВЧ-УКВ, т.е. 10^-11.10^-8 с.

Таким образом, заряженное тело находится в переменном электромагнитном поле, имеющем определенное направление вектора электрической напряженности относительно этого тела электростатического элемента (ЭСЭ). Это поле может менять свою величину от нуля до +Emaxимп

/-Emaxимп. Эффективность силового воздействия такого поля на ЭСЭ зависит от величины заряда Q_эсэ и Emaxимп, а также от формы импульсов, интервала между ними и от степени ослабления E_имп с расстоянием. Между генератором и ЭСЭ существуют электромагнитные силы, действующие вдоль "соединяющей" заряды линии а-б (фиг. 2). Эти силы равны и противоположны по направлению и уравновешиваются через жесткий корпус, создавая в нем напряжение.

На фиг. 1 изображен график напряженности электрической составляющей импульсов; на фиг. 2 движитель электродинамической с электростатическим элементом (ЭСД); на фиг. 3 поперечное сечение 1-1 движителя ЭСД; на фиг. 4 - электростатический элемент, узел "А"; на фиг. 5 варианты строения ЭСЭ, сечение 1-1; на фиг. 6 варианты выполнения стенок каналов и экрана ЭСЭ.

На фиг. 2 представлен движитель ЭСД с двумя генераторами э.м.и. Он состоит из ЭСЭ 1 с экраном 2, помещенного внутри защитной оболочки (корпуса) 3, генераторов э.м.и. 4, наружного и внутреннего слоев диэлектрика 5. Внутри защитной оболочки 3 поддерживается глубокий вакуум, обеспечивающий сохранность заряда ЭСЭ. Экран 2, входящий в конструкцию ЭСЭ и имеющий с ним общий заряд, предназначен для исключения взаимодействия электрического поля э.м.и. с индуцированным зарядом противоположного знака на внутренней поверхности защитной оболочки 3. Зазор между экраном и защитной оболочкой должен быть минимальным и исключать распространение в нем э.м.и. он заполняется диэлектриком 5. С целью уравновешивания электростатического заряда и увеличения движущей силы возможно соединение движителей с противоположными знаками зарядов ЭСЭ и электрической составляющей импульсов в один блок.

Эффективным средством увеличения движущей силы является увеличение заряда ЭСЭ и его сохранение, что обеспечивается за счет увеличения электроемкости ЭСЭ. Идеальным накопителем электрических зарядов является конденсатор, но его заряды противоположны по знаку и сосредоточены на внутренних поверхностях пластин, что исключает их взаимодействие с внешними электрическими полями. В изобретении в качестве электростатического элемента 1 используется ячеистая (сотовая) конструкция со сквозными каналами для прохождения импульсов (э. м.и.). Стенки каналов выполняются из тонких пластин (фольги) 6, поверхности которых состоят из множества мелких полушарий 7 (пластина соединяет шары по их диаметральным плоскостям). Каждая пластина с двух сторон покрыта твердым диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, который также придает жесткость и прочность конструкции ЭСЭ. Размеры сечения каналов определяются параметрами э.м.и. из условия их прохождения. Наружная оболочка ЭСЭ 2 выполняется из пластин с односторонней (внутренней) поверхностью из полушарий и гладкой наружной поверхностью (фиг. 6 в). Она является экраном для э.м.и. и исключает их взаимодействие с индуцированным зарядом противоположного знака на внутренней поверхности защитной оболочки движителя.

Движитель электродинамический работает от источника электроэнергии, которая преобразуется в генераторе э.м.и. в электромагнитную энергию. Поступая в вакуумную камеру в виде э.м.и. и проходя по сквозным каналам ЭСЭ, импульсы создают вокруг электрически заряженного тела переменное электромагнитное поле, электрическая составляющая которого, взаимодействуя с зарядом ЭСЭ, образует силу, действующую на него. Направление этой силы, а следовательно, и движения, зависит от направления векторов электрической напряженности э.м. и. и совпадает с их направлением, если заряд ЭСЭ положительный, и прямо противоположный этому направлению, если заряд ЭСЭ отрицательный.

В свою очередь, направление векторов электрической напряженности э.м.и. в пространстве можно задавать (регулировать) генератором э.м.и. тем самым изменяя направление движения. Зарядку ЭСЭ предполагается производить от стационарных высоковольтных установок, специально для этого предназначенных.

Использование: в энергомашиностроении, электротехнике, на транспорте. Сущность изобретения: пластины электроемкой части электростатического элемента (ЭСЭ) расположены с образованием ячеистой конструкции в поперечном сечении элемента и продольных каналов, а поверхности пластин, образующих эти каналы, состоят из множества мелких полушарий и имеют одинаковый знак электрического заряда. ЭСЭ установлен в движителе с возможностью электромагнитного взаимодействия с его генератором и расположен в вакуумной камере. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электростатический элемент, содержащий металлическую оболочку-экран, окружающую электроемкую часть, состоящую из тонких металлических пластин, заключенных в твердый диэлектрик, отличающийся тем, что пластины электроемкой части расположены с образованием ячеистой конструкции в поперечном сечении элемента и продольных каналов, а поверхности пластин, образующих эти каналы, состоят из множества мелких полушарий и имеют одинаковый знак электрического заряда. 2. Электродинамический движитель, содержащий генератор электромагнитных импульсов, отличающийся тем, что он снабжен электростатическим элементом по п. 1, установленным с возможностью электромагнитного взаимодействия с генератором и расположенным в вакуумной камере, а генератор выполнен с возможностью подачи импульсов сверхвысокой частоты, имеющих векторы электрической напряженности, перпендикулярные лучу их распространения, и одинаковые знак и направление.