СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЯГИ Российский патент 2001 года по МПК F03H5/00 

Изобретение относится к способам получения тяги (силы) в замкнутых системах для осуществления поступательного перемещения транспортных, например космических, средств.

Известен способ получения тяги, заключающийся в том, что устанавливают электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с возможностью их взаимодействия (см. И.Е.Тамм "Основы теории электричества", М., Наука, 1989 г., с.с. 241, 404-408).

В указанном способе получения тяги в качестве источника магнитного поля используют постоянный магнит, между полюсами которого помещают источник электрического поля - конденсатор в виде двух расположенных с зазором соосных цилиндров, образующих внешнюю и внутреннюю обкладки конденсатора.

После подключения источника электрического поля - конденсатора к источнику переменного напряжения заряд на обкладках конденсатора будет меняться, и пересекающиеся под прямым углом магнитное и электрическое поля вызывают малые угловые колебания конденсатора вокруг его вертикальной оси. Т.е. в результате взаимодействия электрического и магнитного полей описанная замкнутая система (т. к. электрическое поле вне обкладок конденсатора практически отсутствует) способна приобретать (и изменять) результирующий момент сил, неравный нулю, приложенный к ее вещественным элементам.

Основным недостатком вышеотмеченного способа является то, что он не позволяет совершать поступательных движений. Кроме того, чтобы получить угловые колебания, т.к. движется только тот элемент, который непосредственно подвергается воздействию силы, вынуждены расходовать электроэнергию от стороннего источника питания, причем ее величина несоизмерима больше величины тока, необходимого для возбуждения электрического поля.

Наиболее близким по своим признакам к предложенному способу является способ получения тяги, заключающийся в том, что электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с подключенными к ним источниками питания устанавливают с возможностью их взаимодействия (см. Costa de Beauregard Olivier Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances Academic Scienes, 263, N 23, B1279, 1966).

В отмеченном способе конденсатор, конструкция которого аналогична вышеописанному, расположен вдоль оси бесконечного провода. Если подключить провод и обкладки конденсатора к источникам питания, образующиеся вокруг провода магнитное поле будет под прямым углом пересекаться с электрическим полем между внешней и внутренней обкладками конденсатора. При непрерывном изменении величины тока в проводе (при условии сохранения его однородности) меняется и величина магнитного поля, воздействующего на обкладки конденсатора. В результате образуется результирующая сила, отличная от нуля, способная перемещать конденсатор вдоль провода.

Однако данный способ получения тяги обладает рядом существенных недостатков. Основным из них является необходимость (для обеспечения кругового магнитного поля) выполнять токопровод бесконечным. Практически это делает способ нереализуемым. Кроме того, для создания между обкладками конденсатора строго радиального электрического поля, обкладки тоже должны быть практически бесконечными. В противном случае на границах обкладок электрическое поле перестанет быть однородным и ограниченным, что ведет к его взаимодействию с токопроводом. Еще одним недостатком этого способа является то обстоятельство, что при перемещении конденсатора вдоль провода будет расходоваться электроэнергия источника тока, питающего этот конденсатор, т.к. при движении конденсатора возникает магнитное поле, вызывающее в проводе электродвижущую силу (ЭДС), противодействующую источнику питания.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в получении тяги, способной обеспечить поступательное перемещение замкнутой системы, и в исключении образования наводимого электрического поля.

Решение поставленной задачи достигается с помощью способа получения тяги, заключающегося в том, что электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с подключенными к ним источниками электрического тока устанавливают с возможностью взаимодействия этих полей, выполняют источник электрического поля в виде металлических обкладок, которые устанавливают на двух противоположных сторонах плоского или цилиндрического сердечника ив магнитного диэлектрического материала, с прикрепленным к нему источником магнитного поля, и синфазно или в противофазе изменяют величину магнитного поля и скорость изменения электрического поля.

Изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором изображена схема замкнутой системы, посредством которой получают тягу, и в увеличенном масштабе - бесконечно малый объем сердечника в виде параллелепипеда с ребрами "a", "b" и "h".

На чертеже обозначены сердечник 1, например, в виде пластины из магнитного диэлектрического материала (магнетика), к двум противоположным поверхностям которого прикреплены, например, металлические обкладки 2. Металлические обкладки 2 соединены с источником питания 3. Вокруг сердечника 1 расположен жестко соединенный с ним механически, но изолированный от него электрически, соленоид 4, питающийся от другого источника питания 5.

Определим возможность возникновения тяги у описанной выше замкнутой системы.

Примем относительную диэлектрическую проницаемость магнетика равной единице, тогда в случае, при котором электрическое и магнитное поля в заявленной системе будут постоянные, никакие силы не возникают, т.к. свободные и связанные электрические заряды в сердечнике 1 отсутствуют, а обкладки 2 - немагнитные. Зато, как следует из вышеприведенных источников информации, если электрическое и магнитное поля меняются, то в такой замкнутой системе, как описанная выше, кроме исходных (возбужденных источниками питания 3 и 5 магнитного и электрического полей) появятся индуцированные электрическое и магнитные поля, которые будут действовать на элементы данной системы. В результате на указанную замкнутую систему в целом будет действовать сила F_общ - результирующая сил, действующих на отдельные элементы этой системы.

Рассмотрим, из каких сил образуется F_общ.

Известно (см. Тамм, с. 241), что индуцированное переменным электрическим полем (током смещения) магнитное поле действует на намагниченный сердечник с силой F_m:

где ▿ - оператор дифференцирования по координатам "градиент",
(А/м) - вектор намагничивания вещества сердечника,
(Т) - вектор магнитной индукции внешнего (по отношению к магнетику) поля.

Если меняют величину магнитного поля (вектор намагниченности) в сердечнике 1, то вокруг него индуцируется электрическое поле, которое будет действовать на подключенные к источнику питания 3 обкладки 2 с силой
Кроме того, согласно Canadian Journal Physics, v. 57, N 5, 1979, p.p. 667-676, если магнетик, изменяющий величину своей намагниченности, помещен в электрическое поле, то на него действует, так называемая, магнитодинамическая сила
Силы независимы друг от друга, т.к. они либо возбуждены разными индукционными полями, либо приложены к разным элементам описанной замкнутой системы, поэтому результирующая сила F_общ будет равна их сумме, т.е.
Рассмотрим, чему равны эти силы.

Для определения величины первой силы подают постоянное напряжение от источника питания 5 на соленоид 4 и намагничивают сердечник 1 (если магнетик может сохранять намагниченность продолжительное время, соленоид 4 может быть после этого отсоединен от сердечника 1), подключают металлические обкладки 2 к источнику питания 3 с переменным напряжением и получают меняющееся по времени электрическое поле.

Допустим, что в ничтожно малом параллелепипеде со сторонами "a", "b" и "h", мысленно "вырезанном" нами из объема сердечника 1 (магнетика), магнитное поле M будет направлено вдоль ребра "a", а электрическое поле E - вдоль ребра "h".

В результате взаимодействия магнитного и электрического полей возникает сила f_m, действующая на выделенный единичный объем магнетика перпендикулярно направлению их силовых линий.

Поскольку магнитное поле в данном случае постоянное, поэтому сила f_m, которая действует на элементарный объем, согласно (1) определяется по формуле

Из уравнения Масквелла следует, что

где ε_o (Ф/м), μ_o (Гн/м) - электрическая и магнитная постоянные,
(В/м) - вектор напряженности электрического поля,
(Кл/м) - вектор индукции электрического поля,
t (с) - время.

Поскольку векторные поля в пределах рассматриваемого объема (в силу его малости) однородны, поэтому первый член в правой части (1) равен 0.

Подставляя (3) в (2), учитывая при этом, что (вектор магнитной индукции внутри магнетика), получим

где c (м/с) - скорость света.

Из (4) следует, что на выделенный ничтожно малый объем магнетика действует сила После интегрирования выражения (4) по занимаемому магнетиком объему V, получим силу F_m, действующую на весь объем магнетика, величина которой определяется по формуле

Для определения величины второй силы на соленоид 4 от источника питания 5 подают переменное напряжение, а на металлические обкладки 2 подают постоянное напряжение от источника питания 3.

Поскольку, как мы приняли выше, электрическое поле направлено вдоль ребра "h", а магнитное поле - вдоль ребра "a", поэтому в соответствии с теорией Максвелла вокруг объема магнетика V возникает индуцированная напряженность электрического поля

где E_l (В/м) - величина индукционной напряженности электрического поля,
l (м) - контур, охватывающий рассматриваемый объем по периметру сечения, перпендикулярного магнитному полю,
S (м²) - площадь сечения, перпендикулярного магнитному полю,
- проекция скорости изменения вектора магнитной индукции на нормаль к сечению, перпендикулярному магнитному полю.

Примем, что толщина сердечника P во много раз меньше его длины и ширины, тогда из (6) получим, что

Напряженность электрического поля воздействует на поверхностные заряды формирующие исходное постоянное электрическое поле с силой направленной вдоль ребра b и равной по величине:

Перейдем к векторному произведению, учитывая направления векторов получим:

Кроме того, как уже отмечалось выше, из Canadian Journal Physics, v. 57, N 5, 1979, p.p. 667-676, известно, что, если магнетик, изменяющий величину своей намагниченности, помещен в электрическое поле, то на него действует, так называемая магнитодинамическая сила

Теперь, для того чтобы найти F_общ, сложим полученные выражения сил
Из формул (9) и (10) следует, что силы F_i и F_e равны по величине и противоположны по направлению, поэтому получаем, что

Выражение (11) было получено из формулы (1), но, т.к. величина M в ней является мгновенным значением вектора намагничивания, поэтому формула (1) справедлива как для постоянных, так и для переменных магнитных полей.

Рассмотрим, чему будет равна сила в переменных электрическом и магнитном полях.

Чтобы создать переменные электрическое и магнитное поля, на соленоид 4 подают переменное напряжение от источника питания 5, а на металлические обкладки 2 - от источника питания 3.

Если, как мы приняли выше, электрическое поле направлено вдоль ребра "h", а магнитное поле - вдоль ребра "a", тогда, чтобы результирующая сила была отлична от нуля, необходимо, чтобы величина магнитного поля и скорость изменения электрического поля менялись синфазно или в противофазе, т.е. так, чтобы произведение величины магнитного поля на скорость изменения электрического поля было знакопостоянным. Пусть, например, напряжение электрического поля E изменяется по времени по синусоидальному закону, а напряжение магнитного поля M - по косинусоидальному, т. е. E = E_osinωt и M = M_ocosωt, где E₀ (В/м) - амплитудная величина электрического поля, M₀ (А/м) - амплитудная величина магнитного поля, ω (Гц) - частота колебаний.

Тогда после раскрытия векторного произведения (11) и дифференцирования получим:

Усредняя это выражение по времени получим:

Постоянная во времени сила вызывает ускорение вышеуказанной системы в направлении действия этой силы и позволит осуществить поступательное перемещение системы из одной точки пространства в другую.

При этом, поскольку происходит совместное перемещение всех элементов системы, на металлические обкладки 2 электродвижущая сила (ЭДС) действовать не будет, поэтому затрат энергии на преодоление этой ЭДС тоже не будет.

Описанный способ получения тяги может быть использован для поступательного перемещения транспортных средств (включая космические) в пространстве, без затрат известных на сегодняшний день видов топлива, т.к. кинетическая энергия, расходуемая при использовании предлагаемого способа, как бы даровая (точнее она получается из вакуума или, как раньше называли, эфира). Кроме того, использование этого способа позволяет приводить в действие генераторы электрической энергии, а также отказаться от громоздких, занимающих много места и тяжелых узлов топливных систем, использующихся в настоящее время в транспортных средствах.

Способ предназначен для обеспечения поступательного перемещения транспортных, в том числе космических средств. Для этого электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с подключенными к ним источниками электрического тока устанавливают с возможностью взаимодействия этих полей. Причем источник электрического тока выполняют в виде металлических обкладок, установленных на двух противоположных сторонах плоского или цилиндрического сердечника из магнитного диэлектрического материала, прикрепляют к нему источник магнитного поля и синхронно или в противофазе изменяют величину магнитного поля и скорость изменения электрического поля. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов, экономию энергоресурсов. 1 ил.

Способ получения тяги, заключающийся в том, что электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с подключенными к ним источниками питания устанавливают с возможностью взаимодействия этих полей, отличающийся тем, что выполняют источник электрического поля в виде металлических обкладок, которые устанавливают на двух противоположных сторонах плоского или цилиндрического сердечника из магнитного диэлектрического материала, с прикрепленным к нему источником магнитного поля, и синфазно или в противофазе изменяют величину магнитного поля и скорость изменения электрического поля.