СПОСОБ СОЗДАНИЯ СИЛЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СИЛЫ Российский патент 2006 года по МПК F03H5/00 

Изобретение относится к области обеспечения движения машин и механизмов, например, транспортных средств.

Известен способ создания движущей силы (патент РФ 2120176, кл. Н 02 К 41/00), заключающийся во взаимодействии переменных токов, пропускаемых со сдвигом по фазе через по меньшей мере два индуктора, и создаваемых при этом магнитных полей. В способе использован эффект появления разности фаз между током в индукторе и магнитным полем в месте расположения второго индуктора. Общим признаком для данного аналога и заявляемого способа является использование для создания силы магнитного поля, индуцированного током, протекающим через индуктор.

Недостатком данного метода является крайне малая величина создаваемой силы. По расчетам, приведенным в описании изобретения, сила составляет примерно 6.3×10^-11 Н на 1 метр проводника.

Известен способ получения тяги (патент РФ 2172865, кл. F 03 H 5/00, 27.08.2001, бюл.24), заключающийся в том, что электрически изолированные источники электрического и магнитного полей с подключенными к ним источниками электрического тока устанавливают с возможностью взаимодействия этих полей, отличающийся тем, что источник электрического поля 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 синфазно или в противофазе изменяют величину магнитного поля и скорость изменения электрического поля. Данный аналог является наиболее близким к заявляемому изобретению, то есть прототипом. Общим признаком для данного аналога и заявляемого способа является использование для создания силы магнитного поля, индуцированного током, протекающим через индуктор, и взаимодействующего с переменным электрическим полем.

Этот способ обладает рядом недостатков. В данном способе источник магнитного поля представляет собой отдельный узел, прикрепленный, как указано в описании, к источнику электрического поля, расположен снаружи от источника электрического поля и порождает вокруг себя высокочастотное электромагнитное излучение, при этом сердечник из магнитного диэлектрического материала отделен и частично экранирован от источника магнитного поля металлическими проводящими обкладками источника электрического поля. При воздействии высокочастотным магнитным полем на обкладки в них возникают вихревые токи, что неминуемо ведет к дополнительным тепловым потерям, ограничивает используемые мощности, ослабляет воздействие магнитного поля на сердечник. Кроме того, применяемая в прототипе конфигурация источников полей затрудняет использование данного способа для создания крутящего момента, так как вынуждает размещать вокруг оси вращения целую группу устройств, создающих силу.

Цель заявляемого изобретения состоит в том, чтобы предложить способ создания силы, который позволяет разработать устройства, отличающиеся от аналогов компактностью, высоким значением создаваемой силы по отношению к весу и габаритам устройства, простотой создания крутящего момента, позволяющие получать электроэнергию, а также минимизирует потери на электромагнитное излучение и вихревые токи.

Для достижения поставленной цели предлагается способ создания силы тяги, заключающийся в том, что на изолятор, обладающий диэлектрическими и магнитными свойствами, одновременно воздействуют переменным магнитным и переменным электрическим полями, силовые линии которых в зоне взаимодействия скрещиваются. Законы изменения полей задают, например, по гармоническому закону со сдвигом фазы электрического поля по отношению к магнитному на четверть периода так, что сила Лоренца, возникающая в результате взаимодействия полей, направлена всегда в одну сторону. Способ отличается тем, что в качестве источника магнитного поля используют индуктор, выполненный в виде протяженного электропроводящего стержня, в котором создают переменный электрический ток, а для создания электрического поля применяют электрод, установленный с возможностью электромагнитного взаимодействия с индуктором магнитного поля, выполненный в виде электропроводящей оболочки, эквидистантной по отношению к боковой поверхности индуктора, и изолированный от него изолятором, обладающим магнитными свойствами. Для создания электрического поля между индуктором и электродом на электрод подают переменное напряжение относительно индуктора магнитного поля. Для получения электрической энергии цепь индуктора магнитного поля связывают с входом источника питания через цепь положительной обратной связи, включающей выпрямитель, сглаживающий фильтр и нагрузку.

Отличием заявляемого способа от прототипа является то, что в заявляемом способе индуктор, служащий источником магнитного поля, одновременно выполняет функции одного из электродов источника электрического поля. Другим отличием является использование положительной обратной связи между цепью индуктора магнитного поля и источником питания.

Преимуществом заявляемого способа является то, что в нем изолятор, обладающий диэлектрическими и магнитными свойствами, устанавливают прилегающим непосредственно к индуктору магнитного поля, что позволяет исключить потери на преодоление экранирующего действия обкладок и вихревые токи, приблизить объект воздействия магнитного поля к его источнику, усилив тем самым воздействие, а также то, что индуктор магнитного поля и сердечник экранируются от окружающего пространства электродом, что ведет к минимизации потерь на излучение. Кроме того, исключение одной из обкладок и совмещение ее функций индуктором магнитного поля позволяет уменьшить массу разрабатываемых с использованием заявляемого способа устройств. Наличие положительной обратной связи позволяет использовать получаемую электроэнергию для компенсации потерь и для других целей, что также является преимуществом.

Изобретение поясняется чертежами: фиг.1 и фиг.2.

На фиг.1 изображена схема системы, с помощью которой создают силу.

На фиг.1 цифрами обозначено: 1 - индуктор магнитного поля; 2 - электрод; 3 - изолятор; 4 - источник тока; 5 - источник напряжения; 6 - источник электропитания; 7 - цепь положительной обратной связи.

На фиг.2 изображена диаграмма взаимодействия движущихся заряженных частиц.

На фиг.2 обозначено: q₁, и q₂ - заряд 1 и заряд 2; ν₁ и ν₂ - скорости зарядов; F_е1 - сила Кулона, действующая на заряд 1 со стороны заряда 2; F_е2 - сила Кулона, действующая на заряд 2 со стороны заряда 1; F_L - сила Лоренца, действующая на заряд 2 со стороны магнитного поля заряда 1; В₁ - вектор магнитной индукции заряда 1.

Рассмотрим две заряженные частицы - заряд 1 и заряд 2, совершающие возвратно-поступательные гармонические колебания во взаимно перпендикулярных направлениях с одинаковой частотой, причем заряд 2 колеблется вдоль прямой, соединяющей центры колебаний зарядов, а заряд 1 - перпендикулярно этой прямой. Пусть амплитуды колебаний много меньше расстояния между зарядами, а расстояние, деленное на скорость света, то есть время распространения полей между зарядами, много меньше периода колебаний. Силы, вынуждающие заряды колебаться, уравновешиваются силами реакции, поэтому не создают равнодействующей, изменяющей положение центра масс системы. Силы Кулона, действующие на каждый заряд со стороны другого заряда, также взаимно уравновешиваются. Остаются сила Лоренца F_L и сила индукции. Заряд 2 на линии своего движения магнитного поля не создает, а заряд 1 от этой линии отклоняется мало. Поэтому магнитной силой, действующей со стороны магнитного поля заряда 2 на заряд 1, можно пренебречь. Скорость заряда 2 и скорость заряда 1, а значит, и индукция магнитного поля, создаваемого зарядом 1 в месте нахождения заряда 2, меняются одновременно. Поэтому направление силы Лоренца, действующей на заряд 2 со стороны магнитного поля заряда 1 и пропорциональной произведению скоростей зарядов, не изменяется. Заряд 1 движется с ускорением, поэтому его переменное магнитное поле индуцирует вихревое электрическое поле, в результате чего возникает сила индукции, действующая со стороны заряда 1 на заряд 2 и пропорциональная ускорению заряда 1. Ее направление меняется вместе с изменением ускорения заряда 2. Поэтому импульс силы индукции за период колебаний равен нулю. Таким образом, остается только одна сила, изменяющая количество движения системы, - это сила Лоренца. Эта сила не скомпенсирована. Объясняется это тем, что рассмотренная система зарядов не является замкнутой, и сила Лоренца является результатом взаимодействия движущихся зарядов и их полей с физическим вакуумом (см. В.А.Ацюковский «Общая эфиродинамика», М., Энергоатомиздат, 1990, с.154-176).

В заявляемом способе используется описанный эффект. В индукторе 1 с помощью источника тока 4 создают переменный ток, являющийся колебательным движением зарядов, колеблющихся, например, по гармоническому закону. Между индуктором 1 и электродом 2 с помощью источника напряжения 5 создают переменное напряжение, изменяющееся также по гармоническому закону и с той же частотой, но со сдвигом фазы, например, на четверть периода. Это напряжение вызывает в изоляторе 3 переменный ток смещения, то есть колебательное движение зарядов в направлении, перпендикулярном направлению тока проводимости в индукторе. В результате возникает постоянная по направлению сила Лоренца, приложенная к изолятору и направленная вдоль направления движения зарядов в индукторе, по величине пропорциональная произведению силы тока в индукторе и скорости изменения напряжения. Эта сила создает ускорение и обеспечивает перемещение системы. Однако в индукторе присутствуют избыточные заряды, появляющиеся вследствие приложения напряжения между индуктором и электродом, которые участвуют в токе смещения, вызываемом этим напряжением. Поэтому сила Лоренца, воздействуя на избыточные заряды в индукторе, как сторонняя электродвижущая сила, создает в цепи индуктора импульсный ток, постоянный по направлению и переменный по величине, что позволяет получать электрическую энергию. Для этого цепь индуктора 1 связывают с входом источника электропитания через цепь 7 положительной обратной связи, включающей выпрямитель, сглаживающий фильтр и нагрузку.

Заявляемый способ позволяет также предложить, как вариант, устройство для создания крутящего момента, в котором проводники, индуцирующие магнитное и электрическое поля, устанавливают на роторе, выполняемом с возможностью вращения вокруг оси, например навивают на ротор в виде обмотки.

Способ предназначен для обеспечения поступательного и вращательного движения. В способе используют силу Лоренца, возникающую при взаимодействии скрещивающихся переменных магнитного и электрического полей с веществом. В качестве источника магнитного поля используют индуктор в виде протяженного электропроводящего стержня, в котором создают переменный электрический ток, а источника электрического поля - электрод, установленный с возможностью взаимодействия с индуктором, выполненный в виде оболочки и изолированный от индуктора. На электрод подают переменное напряжение, а законы изменения тока и напряжения задают таким образом, чтобы магнитное и электрическое поля обеспечивали неизменность направления возникающей силы Лоренца. Для получения электроэнергии цепь индуктора связана с входом источника питания цепью положительной обратной связи. Изобретение обеспечивает уменьшение массы и габаритов устройств. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ создания силы, заключающийся в том, что на изолятор, обладающий диэлектрическими и магнитными свойствами, одновременно воздействуют переменным магнитным и переменным электрическим полями, силовые линии которых в зоне взаимодействия скрещиваются, а законы изменения полей задают, например, по гармоническому закону со сдвигом фазы электрического поля по отношению к магнитному на четверть периода так, что сила Лоренца, возникающая в результате взаимодействия полей, направлена всегда в одну сторону, отличающийся тем, что в качестве источника магнитного поля используют индуктор, выполненный в виде протяженного электропроводящего стержня, в котором создают переменный электрический ток, а для создания электрического поля применяют электрод, установленный с возможностью электромагнитного взаимодействия с индуктором, выполненный в виде электропроводящей оболочки, эквидистантной по отношению к боковой поверхности индуктора, и изолированный от него изолятором, обладающим диэлектрическими и магнитными свойствами, причем электрическое поле между индуктором и электродом создают, подавая на электрод переменное напряжение относительно индуктора, а цепь индуктора связывают с входом источника питания через цепь положительной обратной связи.2. Устройство для создания силы, содержащее источник электропитания, корпус и скрепленную с ним по меньшей мере одну тяговую группу, включающую источник переменного электрического тока, источник переменного напряжения, индуктор, электрод, изолятор, обладающий диэлектрическими и магнитными свойствами, и цепь положительной обратной связи, включающей фильтр, выпрямитель и нагрузку, отличающееся тем, что индуктор выполнен в виде протяженного электропроводящего стержня, электрод установлен с возможностью электромагнитного взаимодействия с индуктором, выполнен в виде электропроводящей оболочки, эквидистантной по отношению к боковой поверхности индуктора, и изолирован от него изолятором, обладающим магнитными и диэлектрическими свойствами, к индуктору подключен источник переменного электрического тока, между электродом и индуктором включен источник переменного напряжения, а цепь индуктора связана с входом источника питания через цепь положительной обратной связи.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что корпус выполнен с возможностью вращения вокруг своей оси по отношению к неподвижному основанию, а тяговые группы установлены на корпусе с возможностью создания крутящего момента относительно оси вращения корпуса, например их индукторы вместе с электродами и изоляторами навиты на корпус в виде обмотки.