RU2392130C2 - Method and device for spatial motion - Google Patents
Method and device for spatial motion Download PDFInfo
- Publication number
- RU2392130C2 RU2392130C2 RU2008110978/11A RU2008110978A RU2392130C2 RU 2392130 C2 RU2392130 C2 RU 2392130C2 RU 2008110978/11 A RU2008110978/11 A RU 2008110978/11A RU 2008110978 A RU2008110978 A RU 2008110978A RU 2392130 C2 RU2392130 C2 RU 2392130C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- medium
- speed
- axis
- movement
- fields
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидро- и аэродинамике объектов, находящихся и движущихся в различных средах: в воде, в воздухе и в безвоздушном пространстве. Объектом-носителем, ОН является обтекаемое во всех направлениях тело. ОН симметрично относительно трех взаимно перпендикулярных осей, пересекающихся в одной точке, являющейся центром тяжести и массы. ОН имеет горизонтальные размеры, превышающие вертикальные. Последнее увеличивает устойчивость и уменьшает лобовое сопротивление ОН при горизонтальном движении.The invention relates to hydro and aerodynamics of objects located and moving in various environments: in water, in air and in airless space. The carrier object, OH is the body streamlined in all directions. IT is symmetrical about three mutually perpendicular axes intersecting at one point, which is the center of gravity and mass. It has horizontal dimensions that exceed vertical ones. The latter increases stability and reduces the frontal resistance of OH during horizontal movement.
ОН снабжается шестью системами электромагнитных движителей, вмонтированных в его корпус. Каждая система симметрично охватывает свою ось, располагаясь по одну сторону от центра ОН. Такое расположение обеспечивает движение во всех направлениях, вращение вокруг осей, зависание и быструю смену знака ускорений и скоростей. Аналоги подобного автору неизвестны.It is equipped with six systems of electromagnetic propulsors mounted in its housing. Each system symmetrically covers its axis, located on one side of the center of OH. This arrangement provides movement in all directions, rotation around the axes, hovering and quick change of sign of accelerations and speeds. Analogs of a similar author are unknown.
В каждой системе имеется четное число пар движителей. У каждой пары суммарный момент вращения равен нулю за счет встречного перемещения полей. Каждый движитель состоит из разрядного устройства, РУ, обращенного статора, ОС и возможного магнитного шунта-отражателя, ШО (8-11).Each system has an even number of pairs of movers. For each pair, the total moment of rotation is zero due to the oncoming movement of the fields. Each propulsion device consists of a discharge device, a switchgear, an inverted stator, an OS, and a possible magnetic shunt reflector, SHO (8-11).
Аналогами ОС являются статор асинхронного двигателя [1, с.270-276], статор управляемого асинхронного двигателю [2, с.128-161], обращенный асинхронный двигатель (12), отъемная индукционная единица (14) и статор электромагнитного перемешивателя (13). Аналоги РУ автору неизвестны.The OS analogs are the stator of an induction motor [1, p. 270-276], the stator of a controlled asynchronous motor [2, p. . Analogues of RU are unknown to the author.
РУ создает на поверхности ОН свободные электрические заряды, а ОС своим магнитным полем отодвигает их от поверхности, образовывая дефицит плотности. При этом электрическое поле РУ и магнитное поле ОС синхронно перемещаются вокруг оси ОН.RU creates free electric charges on the surface of OH, and the OS pushes them away from the surface with its magnetic field, forming a density deficit. In this case, the electric field of the switchgear and the magnetic field of the OS synchronously move around the OH axis.
Понимая, что магнитное поле может воздействовать только на свободные электрические заряды, находящиеся в пограничном слое (степень воздействия определяется силой Лоренца), условно заменим это воздействие на обычное, механическое, подобное от действия вращающегося диска, кольца или винта. Такое упрощение позволит приблизительно оценить необходимые скорость и мощность вращения. Далее в эти цифры будут внесены поправки.Understanding that a magnetic field can act only on free electric charges located in the boundary layer (the degree of influence is determined by the Lorentz force), we conditionally replace this effect with a regular, mechanical one, similar to the action of a rotating disk, ring or screw. This simplification will approximately estimate the necessary speed and power of rotation. Further, these figures will be amended.
С целью создания вращающегося магнитного поля используется принцип, лежащий в основе работы асинхронного двигателя (используется только статор). Его магнитная система проходит через внутреннюю часть, включающую воздушный зазор и ротор. В предлагаемой магнитной системе магнитный поток выходит на внешнюю поверхность статора (зубцы обращены от оси вращения, а ярмо перенесено внутрь).In order to create a rotating magnetic field, the principle underlying the operation of an induction motor is used (only a stator is used). Its magnetic system passes through an interior including an air gap and a rotor. In the proposed magnetic system, the magnetic flux goes to the outer surface of the stator (the teeth are facing away from the axis of rotation, and the yoke is transferred inward).
Указанное пространство обладает магнитной проводимостью, более низкой по сравнению с магнитопроводом, выполненным, например, из электротехнической стали. При индукции, равной 1 Тл, падение намагничивающей силы на единицу длины потока по воздуху в 50-300 раз больше, чем на ферромагнитных участках магнитопровода. При индукции в зубцах в 2 Тл это отношение уменьшается до 6-8 [3, с.66]. Очевидно, что в предлагаемой конструкции статора (назовем его обращенным статором) необходимо до минимума снизить длину пути магнитного потока вне магнитопровода (от полюса до полюса). Это достигается увеличением до возможного максимума числа пар полюсов.The specified space has a magnetic conductivity lower than that of a magnetic circuit made, for example, of electrical steel. With an induction equal to 1 T, the drop in the magnetizing force per unit length of the air flow is 50-300 times greater than in the ferromagnetic sections of the magnetic circuit. With induction in the teeth of 2 T, this ratio decreases to 6-8 [3, p.66]. Obviously, in the proposed design of the stator (let's call it the reversed stator), it is necessary to minimize the path length of the magnetic flux outside the magnetic circuit (from pole to pole). This is achieved by increasing to the maximum possible number of pole pairs.
Другое мероприятие заключается в подъеме индукции до возможного максимума в зубцах статора. Оно возможно за счет выбора материала магнитопровода и оптимальной геометрии. Длина пути магнитного потока по магнитопроводу должна значительно превышать длину пути вне его. При этом не должно происходить насыщение магнитопровода.Another measure is to raise induction to the maximum possible in the stator teeth. It is possible due to the choice of magnetic core material and optimal geometry. The path length of the magnetic flux through the magnetic circuit should significantly exceed the path length outside it. In this case, the saturation of the magnetic circuit should not occur.
Рассмотренное подтверждается формулой для величины номинального пускового момента, приходящегося на один ватт потребляемой мощности для асинхронного двигателя с полым ротором [2, с.148-152]The considered is confirmed by the formula for the value of the rated starting torque per one watt of power consumption for an induction motor with a hollow rotor [2, p.148-152]
где Р - число пар полюсов, f - частота питающей сети, А - коэффициент, структуру которого можно определить из указанного источника.where P is the number of pole pairs, f is the frequency of the supply network, A is a coefficient whose structure can be determined from the specified source.
В соответствии с [1, c.271] вращающий момент многофазного асинхронного двигателя определяется выражениемIn accordance with [1, p. 271], the torque of a multiphase induction motor is determined by the expression
где: mФ - число фаз статора, UФ - фазное напряжение питающей сети, ω1 - угловая синхронная скорость вращающегося поля, K - сомножитель, включающий электрическое сопротивление и скольжение.where: m Ф is the number of phases of the stator, U Ф is the phase voltage of the supply network, ω 1 is the angular synchronous speed of a rotating field, K is a factor including electrical resistance and slip.
Из выражения 2 следует, что момент можно увеличить да счет увеличения напряжения (наиболее эффективно) числа фаз и снижения электрического сопротивления пограничного слоя среды, в которую помещен обращенный статор. Увеличение первых двух величин осуществляется обычными схемными решениями. Уменьшение сопротивления возможно за счет искусственного внесения в пограничный слой вещества (его раствора), например электролита. Увеличение электропроводности возможно путем предварительной ударной ионизации. Последняя возникает (сопровождает) процесс раскрутки пограничного слоя.From
Основное назначение обращенного статора заключается в воздействии на пограничный слой среды (снижение лобового сопротивления), в которой движется объект (аппарат). Обращенный статор устанавливается в головной части аппарата перед и на самом напряженном (в смысле лобового сопротивления) участке. При этом ось вращения магнитного поля должна совпадать с продольной осью симметрии аппарата.The main purpose of the inverted stator is to influence the boundary layer of the medium (decrease in drag), in which the object (apparatus) moves. The inverted stator is installed in the head of the apparatus in front of and on the most stressed (in the sense of drag) section. In this case, the axis of rotation of the magnetic field should coincide with the longitudinal axis of symmetry of the apparatus.
В указанной системе пограничный слой находится под действием центробежной силы, силы противодействия вхождению в магнитное поле и силы трения. Вкладывая энергию в магнитное поле обращенного статора, мы уменьшаем силу давления среди на корпус, т.е. силу трения. Последнее приводит к значительной экономии энергии главной энергетической установки.In this system, the boundary layer is under the action of centrifugal force, the forces of counteraction to entry into the magnetic field and the friction force. By investing energy in the magnetic field of the reversed stator, we reduce the pressure force among the casing, i.e. friction force. The latter leads to significant energy savings of the main power plant.
Кинетическая энергия вращающегося пограничного слоя определяется по формулеThe kinetic energy of a rotating boundary layer is determined by the formula
где m - масса пограничного слоя, V - линейная скорость вращения пограничного слоя.where m is the mass of the boundary layer, V is the linear velocity of rotation of the boundary layer.
Массу пограничного слоя можно рассчитать по формулеThe mass of the boundary layer can be calculated by the formula
где геометрические параметры слоя: L - длина, R - наименьший радиус, δ - толщина, ρ - плотность слоя.where the geometric parameters of the layer: L is the length, R is the smallest radius, δ is the thickness, ρ is the density of the layer.
Синхронная (угловая) скорость вращения магнитного поля имеет зависимостьThe synchronous (angular) magnetic field rotation speed has a dependence
Центробежная сила, обусловленная вращением магнитного поля, имеет видThe centrifugal force due to the rotation of the magnetic field has the form
где m - масса элементарного объема пограничного слоя, R - радиус вращения и V - линейная скорость вращения элементарного объема.where m is the mass of the elementary volume of the boundary layer, R is the radius of rotation, and V is the linear speed of rotation of the elementary volume.
Сила статического давления среды на наружную поверхность обращенного статора или на элементарный объем пограничного слоя определяется по формулеThe strength of the static pressure of the medium on the outer surface of the facing stator or on the elementary volume of the boundary layer is determined by the formula
где Po - абсолютное давление на границе двух сред (воды и воздуха), γh - избыточное (дефицитное) давление, h - глубина погружения (высота полета) аппарата, γ - удельный вес среды.where P o is the absolute pressure at the boundary of two media (water and air), γh is the excess (deficit) pressure, h is the immersion depth (flight height) of the apparatus, γ is the specific gravity of the medium.
Приравняв выражения 6 и 7, получим формулу для нахождения необходимой скорости вращения магнитного поля в зависимости от горизонта движенияEquating
Встречный поток оказывает динамическое давление на поверхность статора (точнее его нормальная составляющая). Последняя связана с углом расхождения носовой части аппарата зависимостьюThe counter flow exerts dynamic pressure on the stator surface (more precisely, its normal component). The latter is related to the angle of divergence of the nasal part of the apparatus by the dependence
где Pдин. - динамическое давление потока, Рн.д. - нормальная составляющая динамического потока, α - угол расхождения носовой части аппарата.where P din. - dynamic flow pressure, P n.d. is the normal component of the dynamic flow, α is the divergence angle of the bow of the apparatus.
Общее давление среды на аппарат равно сумме нормальных составляющих статического и динамическогоThe total pressure of the medium on the apparatus is equal to the sum of the normal components of the static and dynamic
Приравняв выражения 6 и 9 и решая относительно V, получим зависимость для скорости вращения магнитного поляEquating
Известно [1, c.11], что магнитное поле в расточке асинхронного статора может вращаться со скоростью от 1000 до 180000 об/мин. Частота питающего напряжения находится в диапазоне от 50 до 3000 Гц.It is known [1, p. 11] that the magnetic field in the bore of an asynchronous stator can rotate at a speed of 1000 to 180,000 rpm. The frequency of the supply voltage is in the range from 50 to 3000 Hz.
В случае самоходного подводного аппарата, СПА наибольшая скорость набегающего потока составляет 1800 м/мин. Линейная скорость вращения ротора асинхронного двигателя мощностью 1000 Вт, диаметра 0,2 м и скоростью 3000 об/мин составляет 1880 м/мин.In the case of a self-propelled underwater vehicle, the SPA has the highest free-stream velocity of 1800 m / min. The linear rotational speed of the rotor of an induction motor with a power of 1000 W, a diameter of 0.2 m and a speed of 3000 rpm is 1880 m / min.
Для летательного аппарата, ЛА наибольшая скорость набегающего потока составляет 25800 м/мин. При среднем радиусе статора в 0,2 м поле должно совершать 20541 об/мин.For an aircraft, an aircraft, the highest free-stream velocity is 25800 m / min. With an average stator radius of 0.2 m, the field should be 20541 rpm.
Приведенные данные показывают реальность выполнения данного предложения при использовании обычной технологии и материалов.The data presented show the reality of the implementation of this proposal using conventional technology and materials.
Таким образом, обращенный статор должен быть электрической машиной, аппаратом многофазным, высоковольтным, многополюсным, с повышенной частотой питания, с запасом по мощности и скорости вращения магнитного поля. При этом его внешний диаметр в большинстве случаях определяется внешним диаметром объекта использования статора, внутренний диаметр и длина по оси вращения определяются необходимой мощностью. Ширина зубцов доводится до минимума, а их длина по оси вращения определяется максимально возможной индукцией в зубце. Межполюсное расстояние доводится до возможного минимума.Thus, the inverted stator must be an electric machine, a multiphase, high-voltage, multipolar apparatus, with an increased supply frequency, with a margin of power and magnetic field rotation speed. Moreover, its outer diameter in most cases is determined by the outer diameter of the object of use of the stator, the inner diameter and length along the axis of rotation are determined by the required power. The width of the teeth is minimized, and their length along the axis of rotation is determined by the maximum possible induction in the tooth. The interpolar distance is reduced to a possible minimum.
Рассчитаем необходимую мощность обращенного статора для СПА и ЛА, используя формулы 3 и 4. Скорость вращения пограничного слоя должна во много раз превосходить скорость набегающего потока, точнее его составляющую, параллельную поверхностиWe calculate the required power of the inverted stator for SPA and LA, using
где K1 - коэффициент превышения. При значительном K1 траектория движения элементарного объема пограничного слоя будет представлять спираль с малым шагом. Более точное значение скорости можно рассчитать по формуле 11.where K 1 is the excess coefficient. With significant K 1, the trajectory of the elementary volume of the boundary layer will represent a spiral with a small pitch. A more accurate value of the speed can be calculated by the
Пусть обращенный статор имеет внешний диаметр 0,4 м, плотность воды 1000 кг/м3, скорость набегающего потока 30 м/с, значения K1: 1, 1,5 и 10, толщина пограничного слоя 0,01 м. Угол расхождения носовой части аппарата 90 град. и длина 0,64 м. При перечисленных значениях полезная мощность обращенного статора должна составлять соответственно: 1,8 кВт, 45 кВт и 180 кВт. При этом масса пограничного слоя составляет 8,2 кг.Let the inverted stator have an external diameter of 0.4 m, a water density of 1000 kg / m 3 , a free-stream velocity of 30 m / s, K values of 1 : 1, 1.5 and 10, a boundary layer thickness of 0.01 m. The divergence angle of the bow parts of the device 90 degrees. and length 0.64 m. With the listed values, the useful power of the inverted stator should be respectively: 1.8 kW, 45 kW and 180 kW. The mass of the boundary layer is 8.2 kg
Пусть обращенный статор для СПА имеет 40 пар полюсов, тогда в соответствии с формулой 5 обеспечить скорости вращения магнитного поля 21, 105 и 210 м/с можно, используя частоты питания: 669, 3339 и 6678 Гц.Let the inverted stator for SPA have 40 pole pairs, then, in accordance with
Для ЛА оценим необходимую полезную мощность, принимая указанные диаметр, длину обращенного статора, угол расхождения носовой части ЛА, значения коэффициента К1. Плотность воздуха принимаем равной 1,226 кг/м3, а скорость набегающего потока 430 м/c. Macca пограничного слоя, рассчитанная по формуле 4, составляет 0,01 кг. Полезная мощность равна 0,5 кВт, 11,3 кВт и 45,3 кВт. Пусть статор имеет 40 пар полюсов, тогда для обеспечения скорости вращения магнитного поля в 301, 1505 и 3010 м/с необходимо иметь частоты питания в 9586, 47930 и 95860 Гц.For an aircraft, we estimate the necessary useful power, taking the indicated diameter, the length of the stator facing, the angle of divergence of the nose of the aircraft, and the coefficient K 1 . The air density is assumed to be 1.226 kg / m 3 , and the free-stream velocity is 430 m / s. The Macca boundary layer, calculated by
Заметим, что движение электрического заряда в магнитном поле определяется силой Лоренца 
где е - величина заряда, 
Сила 
Вследствие перпендикулярности к 
Ускорение, сообщаемое заряду силой 
В промежутке между магнитными полисами плоскость вращения зарядов перпендикулярна внешней поверхности зубцовой зоны и расположена поперек. Располагая над зубцовой зоной (с определенным зазором) механическую преграду (магнитный шунт-отражатель), можно использовать силу Лоренца, бомбардируя зарядами внутреннюю поверхность шунта, для получения силы упора. Таким образом, можно преобразовать электромагнитную энергию в механическую, не имея перемещающихся механических узлов и деталей. Меняя пространственное расположение щунта, можно изменять расположение магнитных силовых линий, находя их оптимальную ориентацию.In the interval between the magnetic policies, the plane of rotation of the charges is perpendicular to the outer surface of the tooth zone and is transverse. Having a mechanical barrier (magnetic shunt reflector) above the tooth zone (with a certain gap), you can use the Lorentz force, bombarding the inner surface of the shunt with charges, to obtain the stop force. Thus, it is possible to convert electromagnetic energy into mechanical without moving mechanical units and parts. By changing the spatial arrangement of the shunt, you can change the location of the magnetic lines of force, finding their optimal orientation.
На практике магнитное поле неоднородно. Скорость 
Представим магнитное поле, вращающееся над зубцовой зоной обращенного статора, в виде части сферы, в которой наибольшая напряженность имеет место в продольной плоскости, проходящей через середину зубцов и пазов. Рассмотрим упрощенные траектории выхода свободных зарядов из магнитного поля, в которое они попадают в результате вращения поля. Пусть заряды попадают только в пространство до наибольшей напряженности и они создаются разрядным устройством (его электродами), расположенным перед обращенным статором. Заряды будут выталкиваться силой Лоренца из магнитного поля на его внешнюю (ближайшую к разрядному устройству) поверхность по сложной, спиралевидной траектории. Для однородного поля при 
В некоторых случаях (конструктивные особенности или ходовые и летные) нет необходимости иметь магнитное поле, вращающееся по окружности. Достаточно иметь поле, перемещающееся по замкнутой эллиптической кривой или подобной ей, по незамкнутой кривой, по прямой линии и т.п. В этом случае обращенный статор круговой превращается в некруговой или в развернутый нелинейный или в линейный.In some cases (design features or running and flight), it is not necessary to have a magnetic field rotating in a circle. It is enough to have a field moving along a closed elliptic curve or the like, along an open curve, in a straight line, etc. In this case, the inverted circular stator turns into a non-circular or expanded non-linear or linear one.
«Разрезая» круговой обращенный статор по радиусу в районе паза, можно путем «развертывания» его в линейку (прямоугольный параллелепипед) или в иную фигуру получить непрерывное движение магнитного поля в одну сторону, например, слева направо. Располагая такую линейку (фигуру) на корпусе объекта (аппарата) и ориентируя ее по-разному относительно оси симметрии, можно получить необ- ходимый эффект снижения лобового сопротивления.By "cutting" the circular facing stator along the radius in the region of the groove, it is possible by "deploying" it into a ruler (rectangular box) or into another figure to obtain a continuous magnetic field movement in one direction, for example, from left to right. By positioning such a ruler (figure) on the body of an object (apparatus) and orienting it differently with respect to the axis of symmetry, it is possible to obtain the necessary effect of reducing drag.
Алюминиевый стакан вращается в расточке статора, так как его материал обладает электронной проводимостью и сцеплен с магнитным потоком. Наличие указанных условий является обязательным. Существование в материале (пограничном слое) свободных зарядов разного знака и в равном количестве обусловит появление вихревых токов противоположного направления и соответствующих вращающих моментов.The aluminum cup rotates in the stator bore, as its material has electronic conductivity and is coupled to magnetic flux. The presence of these conditions is mandatory. The existence in the material (boundary layer) of free charges of different signs and in equal quantities will cause the appearance of eddy currents in the opposite direction and the corresponding torques.
Отсутствие потокосцепления у пограничного слоя также обусловит нулевой вращающий момент.The absence of flux linkage at the boundary layer will also cause zero torque.
При наличии результирующего вращающего момента пограничный слой, прошедший обращенный статор по структуре (поле скоростей), будет подобен пограничному слою, образованному на корпусе корабля или ЛА. Его средняя скорость будет обусловлена средней скоростью вращения магнитного поля и скоростью перемещения объекта (сложение двух векторов). Пульсационная составляющая (наличие турбулентности) определяется неравномерностью магнитного поля и неоднородностью пограничного слоя.In the presence of the resulting torque, the boundary layer that has passed through the reversed stator in structure (velocity field) will be similar to the boundary layer formed on the ship or aircraft hull. Its average speed will be determined by the average rotation speed of the magnetic field and the speed of the object (addition of two vectors). The pulsation component (the presence of turbulence) is determined by the unevenness of the magnetic field and the heterogeneity of the boundary layer.
Рассмотрим пригодность обращенного статора для работы в различных средах. Металлы обладают электронной проводимостью. Свободные электроны, имеющие минусовой заряд, обуславливают появление результирующего вращающего момента. Жидкости и газы обладают ионной проводимостью. В них имеются как частицы, заряженные плюсом, так и минусом. При их равном количестве результирующий момент равен нулю (нет вращения).Consider the suitability of a reversed stator for operation in various environments. Metals have electronic conductivity. Free electrons having a negative charge determine the appearance of the resulting torque. Liquids and gases have ionic conductivity. They contain both particles charged by plus and minus. With their equal number, the resulting moment is zero (no rotation).
В обычных (естественных) условиях жидкости и газы электрически нейтральны. Однако существуют обстоятельства (условия), при которых они теряют нейтральность и становятся полярными. При этом разность потенциалов может достигать очень большой величины (разряд между облаками или между облаком и землей). Указанное обуславливает необходимость наличия на корпусе объекта перед обращенным статором участкам для интенсивной электризации пограничного слоя. Во избежание разряда как участок, так и поверхность статора должны быть покрыты электроизолирующим слоем. Длина участка определяется необходимой степенью электризации.Under normal (natural) conditions, liquids and gases are electrically neutral. However, there are circumstances (conditions) under which they lose their neutrality and become polar. In this case, the potential difference can reach a very large value (discharge between the clouds or between the cloud and the earth). The aforementioned necessitates the presence on the body of the object in front of the stator-facing sections for intensive electrification of the boundary layer. To avoid discharge, both the section and the stator surface must be covered with an electrically insulating layer. The length of the plot is determined by the required degree of electrification.
Назовем первый участок траектории относительного движения пограничного слоя участком поляризации. Второй участок вниз по потоку назовем участком раскручивания. На этом участке находится обращенный статор. Третий участок, создающий наибольшее сопротивление, назовем участком сопротивления. Благодаря работе обращенного статора, пограничный слой на третьем участке должен иметь дефицит плотности. На четвертом участке плотность пограничного слоя восстанавливается из-за действия сил Архимеда на раскрученные массы. Этот участок назовем участком коллапса.The first section of the trajectory of the relative motion of the boundary layer is called the polarization section. The second section downstream is called the unwinding section. On this site is the facing stator. The third section that creates the greatest resistance is called the resistance section. Due to the inverted stator, the boundary layer in the third section should have a density deficit. In the fourth section, the density of the boundary layer is restored due to the action of Archimedes forces on the untwisted masses. This section is called the collapse section.
В создании вихревых токов и соответствующих моментов участвуют заряженные частицы, обладающие массой (в том числе и присоединенной). Уточним характер взаимодействия вихревых токов разного (противоположного) направления, их магнитных полей с основным вращающимся магнитным полем. Воздух является парамагнетиком (относительная магнитная проницаемость больше 1) и при воздействии внешнего магнитного поля создается преимущественное направление в расположении элементарных магнитных моментов, воздух оказывается намагниченным. Степень намагниченности незначительна.In the creation of eddy currents and corresponding moments, charged particles with a mass (including attached mass) are involved. Let us clarify the nature of the interaction of eddy currents of different (opposite) directions, their magnetic fields with the main rotating magnetic field. Air is paramagnet (relative magnetic permeability is greater than 1) and when an external magnetic field is applied, a preferential direction is created in the arrangement of elementary magnetic moments, the air is magnetized. The degree of magnetization is negligible.
Роль орбитальных моментов мала в намагничивании. Основными элементарными носителями магнетизма являются спиновые моменты, образующиеся в результате вращения электрона вокруг своей оси. Однако их может оказаться недостаточным и необходима дополнительная операция над пограничным слоем. С целью выбивания электронов с высоких уровней в атомной структуре возможна ударная ионизация с помощью искрового разряда. В воздухе образуются электронные лавины, приводящие к образованию каналов повышенной электропроводности. Скорость распространения электронной лавины меньше, чем скорость образования электропроводящего канала. Последнее обусловлено фотонной ионизацией воздуха [6, с.372-377 и 5, с.213].The role of orbital moments is small in magnetization. The main elementary carriers of magnetism are spin moments formed as a result of the rotation of an electron around its axis. However, they may be insufficient and additional operation on the boundary layer is necessary. In order to knock electrons from high levels in the atomic structure, shock ionization by means of a spark discharge is possible. Electronic avalanches form in the air, leading to the formation of channels of increased electrical conductivity. The propagation velocity of an electron avalanche is less than the rate of formation of an electrically conductive channel. The latter is due to the photon ionization of air [6, p. 372-377 and 5, p. 213].
Система искровых разрядников размещается на корпусе ЛА на первом участке, перед обращенным статором, равномерно по окружности. Подача высокого напряжения на электроды может быть синхронизирована с перемещением магнитного поля. При этом очередной разряд должен происходить с опережением, величина которого определяется временем ионизации промежутка электрод - обращенный статор. Отметим, что использование ударной ионизации является мерой, дополняющей электризацию пограничного слоя от трения. При сравнительно малой скорости перемещения ЛА, при коротком первом участке такая мера может оказаться основной.The spark gap system is located on the aircraft body in the first section, in front of the facing stator, uniformly around the circumference. The supply of high voltage to the electrodes can be synchronized with the movement of the magnetic field. In this case, the next discharge should occur ahead of time, the value of which is determined by the ionization time of the gap between the electrode and the inverted stator. Note that the use of impact ionization is a measure that complements the electrification of the boundary layer from friction. With a relatively low speed of movement of the aircraft, with a short first section, such a measure may be the main one.
В случае СПА ионный разбаланс в воде можно осуществить следующим образом. Во-первых, впрыскиванием в пограничный слой раствора вещества, имеющего необходимые ионы и обладающего повышенной электропроводностью. В качестве такого может быть щелочной электролит с удельной электропроводностью 6 См/м. Такие ионы можно отбирать из раствора, в котором происходит электролиз. Источником отрицательно заряженных ионов является пространство, окружающее анод. Источником положительно заряженных ионов является пространство, окружающее катод. Отбирая часть ионов одного знака полярности и впрыскивая их под давлением в пограничный слой, можно осуществить электризацию. Способ громоздкий, дорогой и тяжело управляемый. Его также можно использовать и для ЛА.In the case of SPA, the ion imbalance in water can be carried out as follows. Firstly, by injecting into the boundary layer a solution of a substance that has the necessary ions and has increased electrical conductivity. As such, there may be an alkaline electrolyte with a conductivity of 6 S / m. Such ions can be selected from the solution in which electrolysis takes place. The source of negatively charged ions is the space surrounding the anode. The source of positively charged ions is the space surrounding the cathode. Selecting part of the ions of the same polarity sign and injecting them under pressure into the boundary layer, it is possible to carry out electrification. The method is cumbersome, expensive and hard to manage. It can also be used for aircraft.
Оптимальным способом электризации пограничного слоя является самостоятельный разряд (искровой разряд для воздуха). Разряд должен проходить в поперечном направлении (относительно перемещения пограничного слоя, ПС) и близко к обращенному статору, ОС. Во избежание короткого замыкания электрической схемы в начале разряда схема автоматом защиты должна отключаться от электродов разрядника. Самостоятельный разряд может иметь разрушительные последствия, что при реализации способа заставит перейти к несамостоятельному. При этом последним легче управлять. Таким образом, и для СПА разряд является способом электризации ПС.The best way to electrify the boundary layer is self-discharge (spark discharge for air). The discharge should pass in the transverse direction (relative to the movement of the boundary layer, PS) and close to the facing stator, OS. In order to avoid a short circuit of the electric circuit at the beginning of the discharge, the circuit breaker must be disconnected from the electrodes of the arrester. Independent discharge can have devastating consequences, which, when implementing the method, will force one to switch to non-independent. At the same time, the latter is easier to manage. Thus, for SPA, discharge is a method of electrification of substations.
Электропроводность воды (особенно соленой и теплой) значительно превышает электропроводность воздуха. Последнее позволяет в случае СПА значительно увеличить расстояние между электродами и уменьшить напряжение на них.The electrical conductivity of water (especially salty and warm) significantly exceeds the electrical conductivity of air. The latter allows in the case of SPA to significantly increase the distance between the electrodes and reduce the voltage on them.
В случае ЛА уместно вспомнить закон Столетова: наибольший ток для газа наблюдается при одном и том же отношении напряженности поля (электрического) к давлению [6, с.211]. При изменении высоты ЛА необходимо изменить и напряжение на электродах. В противном случав несамостоятельный (тихий) разряд может превратиться в самостоятельный (разрушительный).In the case of an aircraft, it is appropriate to recall Stoletov’s law: the highest current for gas is observed at the same ratio of field strength (electric) to pressure [6, p. 211]. When changing the height of the aircraft, it is necessary to change the voltage at the electrodes. Otherwise, a non-self-sustaining (quiet) discharge can turn into an independent (destructive) one.
В случае водной среды (СПА) с увеличением давления (глубины погружения) электропроводность уменьшается для глубин ниже скачка плотности (температуры). При маневрировании СПА в этом диапазоне глубин можно ориентироваться на закон Столетова. Однако выше скачка плотности закономерность обратная, так как здесь электропроводность в основном определяется увеличением температуры при погружении (антарктическая водная структура). В умеренных широтах температура с глубиной понижается, уменьшается электропроводность и можно более уверенно ориентироваться на закон Столетова. Иными словами, вертикальный разрез электропроводности (температуры) является критерием для определения величины напряжения на электродах разрядного устройства.In the case of an aqueous medium (SPA), with increasing pressure (immersion depth), electrical conductivity decreases for depths below the density (temperature) jump. When maneuvering SPA in this depth range, one can focus on Stoletov’s law. However, the reverse trend is higher than the density jump, since here the electrical conductivity is mainly determined by the increase in temperature during immersion (Antarctic water structure). In temperate latitudes, the temperature decreases with depth, the conductivity decreases, and you can more confidently focus on the Stoletov law. In other words, a vertical section of electrical conductivity (temperature) is a criterion for determining the magnitude of the voltage at the electrodes of the discharge device.
При быстром движении СПА на его корпусе возможна кавитация, образование областей с дефицитом давления с избытком свободных ионов и с увеличением электропроводности [6, с.517]. Первый участок там, где расположена разрядное устройство, а также пространство обращенного статора может быть местом кавитации, усиливающейся последующим кольцом второго разрядного устройства и обращенного статора (двухступенчатая «раскрутка» пограничного слоя). В начальный период такая система работает в водной среде (этап разгона). Последующий этап работы происходит в водно-газовой среде. При торможении работа происходит в водной среде. С увеличением глубины (статического давления) кавитационная составляющая должна уменьшаться.With the rapid movement of the SPA on its body, cavitation is possible, the formation of areas with a pressure deficit with an excess of free ions and with an increase in electrical conductivity [6, p. 517]. The first section, where the discharge device is located, as well as the space of the reversed stator, can be a cavitation site amplified by the subsequent ring of the second discharge device and the reversed stator (two-stage “unwinding” of the boundary layer). In the initial period, such a system works in the aquatic environment (stage of acceleration). The next stage of work takes place in a water-gas environment. When braking, work occurs in the aquatic environment. With increasing depth (static pressure), the cavitation component should decrease.
Система может быть многоступенчатой, т.е. состоять из значительного количества пар. Каждая пара включает разрядное устройство и статор. При этом статор может быть как кольцевым (обращенным), так и некольцевым и даже развернутым в линейку. Последнее определяется конструкцией объекта (носителя). Общей конструктивной особенностью таких объектов является существенное различие площади поперечных сечений. Это обуславливает и различие диаметров (радиусов) обращенных статоров из разных пар и еще большее различие их энергетических характеристик.The system can be multi-stage, i.e. consist of a significant number of pairs. Each pair includes a discharge device and a stator. In this case, the stator can be either circular (reversed), or non-ring, and even deployed in a ruler. The latter is determined by the design of the object (carrier). A common design feature of such objects is a significant difference in cross-sectional area. This leads to a difference in diameters (radii) of the inverted stators from different pairs and an even greater difference in their energy characteristics.
Электромагнитный движитель, состоящий из нескольких пар разрядных устройств и обращенных статоров, должен удовлетворять следующим требованиям.An electromagnetic propulsion device consisting of several pairs of discharge devices and inverted stators must satisfy the following requirements.
1. Каждая пара может иметь магнитный шунт-отражатель, нависающий над обращенным статором, ОС и разрядным устройством, РУ.1. Each pair may have a magnetic shunt reflector hanging over the facing stator, OS and discharge device, RU.
2. Угол наклона отражательной поверхности шунта предыдущей пары должен учитывать угол расхождения корпуса носителя. При этом отраженный поток свободных зарядов и присоединенной массы не должен тормозиться последующей парой. Для усиления действия суммарной силы упора характеристики (конструктивные и энергетические) двух смежных пар должны быть согласованы.2. The angle of inclination of the reflective surface of the shunt of the previous pair should take into account the angle of divergence of the carrier body. In this case, the reflected flow of free charges and the attached mass should not be inhibited by a subsequent pair. To enhance the action of the total stop force, the characteristics (structural and energetic) of two adjacent pairs must be coordinated.
3. Величина зазора между шунтом и РУ и ОС последующей пары должна быть больше зазора предыдущей пары.3. The gap between the shunt and the switchgear and the OS of the next pair should be greater than the gap of the previous pair.
4. Степень нависания шунта над РУ у последующей пары должна быть меньше нависания предыдущей пары. Указанное обуславливается увеличением скорости пограничного слоя.4. The degree of overhang of the shunt over the switchgear of the next pair should be less than the overhang of the previous pair. This is due to an increase in the velocity of the boundary layer.
5. Число пар полюсов ОС последующей пары должно быть больше числа пар полюсов ОС предыдущей пары. Последнее определяется увеличением диаметра ОС.5. The number of pairs of OS poles of the next pair must be greater than the number of pairs of OS poles of the previous pair. The latter is determined by an increase in the diameter of the OS.
6. Частота напряжения электропитания ОС и РУ последующей пары должна быть больше частоты питания ОС и РУ предыдущей пары. Указанное обуславливается снижением скорости перемещения магнитного поля ОС из-за увеличения числа пар полюсов.6. The frequency of the power supply voltage of the OS and RU of the next pair must be greater than the frequency of the power supply of the OS and RU of the previous pair. This is due to a decrease in the speed of movement of the magnetic field of the OS due to an increase in the number of pairs of poles.
7. Скорость вращения (перемещения) магнитного поля ОС последующей пары должна быть больше скорости вращения магнитного поля ОС предыдущей пары.7. The speed of rotation (movement) of the magnetic field of the OS of the next pair should be greater than the speed of rotation of the magnetic field of the OS of the previous pair.
8. Мощность источника электропитания последующей пары должна быть больше мощности источника питания предыдущей пары.8. The power of the power supply of the next pair should be greater than the power of the power source of the previous pair.
9. Мощность ОС и РУ последующей пары должна быть больше мощности ОС и РУ предыдущей пары.9. The power of the OS and switchgear of the next pair should be greater than the power of the OS and switchgear of the previous pair.
10. Общая потребляемая мощность движителя равна сумме мощностей всех пар РУ и ОС плюс мощность вспомогательных систем.10. The total power consumption of the propulsion device is equal to the sum of the powers of all the RU and OS pairs plus the power of the auxiliary systems.
11. С целью компенсации силовой асимметрии количество пар ОС и РУ должно быть четным.11. In order to compensate for the power asymmetry, the number of OS and RU pairs should be even.
12. Увеличение силы упора (тяги) осуществляется последовательным включением количества пар. Минимальный упор (тяга) обеспечивается включением одной (первой, наименее мощной) пары. Наибольший упор (тяга) обеспечивается включением (постепенным) всех пар ОС и РУ.12. The increase in stop force (traction) is carried out by sequentially turning on the number of pairs. The minimum thrust (thrust) is provided by the inclusion of one (first, least powerful) pair. The greatest emphasis (thrust) is provided by the inclusion (gradual) of all pairs of OS and RU.
13. Промежуточное значение силы упора обеспечивается включением одной или нескольких пар.13. The intermediate value of the stop force is provided by the inclusion of one or more pairs.
14. Закономерности изменения конструкции и мощности РУ в случав синхронизации работы ОС и РУ аналогичны перечисленным.14. The patterns of change in the design and power of the switchgear in the event of synchronization of the OS and switchgear are similar to those listed.
15. Промежутки между парами при увеличении их мощности (порядкового номера) должны увеличиваться. Последнее должно обеспечить увеличение массы пограничного слоя.15. The intervals between the pairs with increasing their power (serial number) should increase. The latter should provide an increase in the mass of the boundary layer.
16. Количество пар ОС и РУ определяется необходимой мощностью движителя, диапазоном изменения скоростей и дискретностью их.16. The number of OS and RU pairs is determined by the required propulsion power, the range of speed changes and their discreteness.
Целью изобретения является создание простого и надежного средства передвижения, способного перемещаться в различных средах (в воде, в воздухе и в безвоздушном пространстве). Цель достигается размещением на осесимметричном объекте шести комплектов электромагнитных движителей и определенным порядком управления ими.The aim of the invention is to create a simple and reliable means of transportation that can move in various environments (in water, in air and in airless space). The goal is achieved by placing on the axisymmetric object six sets of electromagnetic propulsors and a certain order of control.
Сущность изобретения заключается в следующем. С помощью специальной электрической машины преобразованного (обращенного или развернутого) статора создается вращающееся (перемещающееся) магнитное поле, выходящее на его внешнюю поверхность. Перед статором размещается разрядное устройство, электроды которого имеют контакт с пограничным слоем среды. Электрические разряды, пронизывающие пограничный слой, насыщают его свободными зарядами. Над ОС и РУ нависает магнитный шунт-отражатель. Свободные заряды, попадая в магнитное поле, выталкиваются силами Лоренца, отражаются от шунта и создают силу упора.The invention consists in the following. Using a special electric machine of the transformed (reversed or unfolded) stator, a rotating (moving) magnetic field is created that extends to its outer surface. A discharge device is placed in front of the stator, the electrodes of which are in contact with the boundary layer of the medium. Electric discharges penetrating the boundary layer saturate it with free charges. A magnetic shunt reflector hangs over the OS and RU. Free charges, falling into a magnetic field, are pushed out by the Lorentz forces, are reflected from the shunt and create a stop force.
Работа ОС и РУ должна быть синхронной (выше КПД). Электрическое поле РУ должно синхронно с магнитным полем ОС перемещаться в пространстве. Конструкция РУ должна повторять конструкцию ОС, т.е. напротив зубцов ОС, охватывающих межполюсное расстояние, должны располагаться электроды разрядного промежутка. Система электродов, подключенных к одной фазе питания, должна размещаться в одной плоскости, поперек движению потока. В другой плоскости размещаются электроды другой фазы. Между плоскостями должен быть изоляционный промежуток, предотвращающий паразитный разряд. Движение ЛА и СПА возможно с переменной скоростью и изменяемым горизонтом. Последнее обуславливает изменение нормальной составляющей общего давления на поверхность аппарата (см. ф.10) и пограничный слой. Изменяется сила трения между движущимися частями пограничного слоя, ПС.The operation of the OS and the switchgear must be synchronous (higher efficiency). The electric field of the switchgear must synchronously move with the magnetic field of the OS in space. The design of the switchgear must repeat the design of the OS, i.e. opposite the teeth of the OS, covering the interpolar distance, the electrodes of the discharge gap should be located. The system of electrodes connected to one phase of the power supply should be placed in the same plane, transverse to the flow movement. In a different plane, electrodes of a different phase are placed. Between the planes there must be an insulating gap preventing stray discharge. The movement of the aircraft and spa is possible with a variable speed and a variable horizon. The latter causes a change in the normal component of the total pressure on the surface of the apparatus (see Section 10) and the boundary layer. The friction force between the moving parts of the boundary layer, PS, changes.
С целью компенсации существенного изменения сил трения необходимо изменить скорость вращения магнитного поля. При уменьшении силы трения целесообразно уменьшить ее и тем самым сэкономить энергию. Возможность гибко изменять скорость вращения магнитного поля, МП в зависимости от параметров перемещения аппарата является необходимым условием оптимальной работы. Рассмотренное обуславливает возможность использования в качестве ОС асинхронного двухфазного (двухобмоточного) управляемого статора, несмотря на его недостатки.In order to compensate for a significant change in the friction forces, it is necessary to change the rotation speed of the magnetic field. With a decrease in the friction force, it is advisable to reduce it and thereby save energy. The ability to flexibly change the speed of rotation of the magnetic field, MP, depending on the parameters of the movement of the apparatus is a necessary condition for optimal operation. The considered makes it possible to use an asynchronous two-phase (two-winding) controlled stator as an OS, despite its shortcomings.
Перечислим необходимые действия для снижения лобового сопротивления объекта при движении на одном горизонте.We list the necessary actions to reduce the frontal resistance of the object when moving on the same horizon.
1. Расположение перед участком поверхности, создающего наибольшее сопротивление, ОС.1. The location in front of the surface area that creates the greatest resistance, OS.
2. Расположение перед ОС разрядного устройства, РУ.2. Location in front of the OS of the discharge device, RU.
3. При помощи ОС создание магнитного поля, вращающегося вокруг оси симметрии (продольной оси) указанного участка.3. Using the OS, the creation of a magnetic field rotating around the axis of symmetry (longitudinal axis) of the specified section.
4. Раскручивание магнитного поля до необходимой скорости.4. The unwinding of the magnetic field to the required speed.
5. Усиление магнитного поля до необходимой напряженности.5. Strengthening the magnetic field to the required intensity.
6. Расположение перед ОС разрядного устройства.6. Location in front of the OS of the discharge device.
7. Ориентация РУ относительно оси вращения магнитного поля (совмещение их осей).7. The orientation of the switchgear relative to the axis of rotation of the magnetic field (the combination of their axes).
8. Установка между ОС и РУ необходимого зазора.8. Installing the necessary clearance between the operating system and the switchgear.
9. Ориентация РУ относительно ОС (совмещение зубцов и электродов).9. Orientation of RU relative to OS (combination of teeth and electrodes).
10. Синхронизация работы ОС с работой РУ.10. Synchronization of the OS with the work of RU.
11. Установка необходимой мощности разряда.11. Setting the required discharge power.
12. Установка необходимой длительности разряда (п. может отсутствовать).12. Setting the required discharge duration (item may be absent).
13. При необходимости установка второго комплекта ОС и РУ, при этом их поля могут перемещаться в направлении, обратном направлению первого комплекта.13. If necessary, install a second set of OS and RU, while their fields can move in the direction opposite to the direction of the first set.
14. Установка третьего комплекта ОС и РУ, при этом его поля могут перемещаться в направлении, совпадающем с направлением первого комплекта.14. Installing the third set of OS and RU, while its fields can move in the direction coinciding with the direction of the first set.
15. Установка четвертого комплекта ОС и РУ с направлением перемещения полей, обратным третьему комплекту и т.д.15. Installing the fourth set of OS and RU with the direction of movement of the fields inverse to the third set, etc.
Количество комплектов ОС и РУ определяется продольной протяженностью участка поверхности, создающего наибольшее сопротивление.The number of sets of OS and RU is determined by the longitudinal extent of the surface area that creates the greatest resistance.
Рассмотрим более подробно действия, лежащие в основе работы РУ. С целью повышения КПД работа РУ и ОС должна быть синхронизирована, т.е. они должны запитываться от одного источника переменного напряжения. В основе необходимости синхронизации лежит принцип: нет магнитного поля, не нужны свободные электроны в ПС. При максимальном магнитном поле должно быть наибольшее количество свободных электронов в ПС. Между напряженностью магнитного поля и количеством электронов должна существовать прямо пропорциональная зависимость.Let us consider in more detail the actions underlying the work of RU. In order to increase the efficiency, the operation of the switchgear and the OS should be synchronized, i.e. they must be powered from one AC voltage source. The principle of synchronization is based on the principle: there is no magnetic field, free electrons in PS are not needed. At the maximum magnetic field, there should be the largest number of free electrons in the PS. Between the magnetic field strength and the number of electrons there must be a directly proportional relationship.
В соответствии с действием силы Лоренца заряды, попавшие и образованные в ПС, проходя магнитное поле, будут вращаться по спирали и подниматься (отклоняться) от поверхности ЛА (СПА). При этом у электронов и положительно заряженных ионов вращение происходит в противоположных направлениях. По мере выхода из магнитного поля (отклонения от поверхности) радиус вращения зарядов увеличивается (магнитное поле слабеет). Ось спирали направлена в сторону вращения магнитного поля. Легкие электроны быстрее увлекаются полем и выходят на его периферию. Тяжелые ионы (протоны) отстают от электронов. Однако после разгона они дольше следуют за полем и их периферийное положение более удалено от оси вращения (центрифугирование зарядов).In accordance with the action of the Lorentz force, the charges that entered and formed in the PS, passing the magnetic field, will rotate in a spiral and rise (deviate) from the surface of the aircraft (SPA). In this case, electrons and positively charged ions rotate in opposite directions. As you exit the magnetic field (deviation from the surface), the radius of rotation of the charges increases (the magnetic field weakens). The axis of the spiral is directed towards the rotation of the magnetic field. Light electrons are more quickly carried away by the field and go to its periphery. Heavy ions (protons) lag behind electrons. However, after acceleration, they follow the field longer and their peripheral position is more distant from the axis of rotation (centrifugation of charges).
Перечень действий, снижающих лобовое сопротивление СПА, идущего на одной глубине при постоянной скорости, аналогичен рассмотренному.The list of actions that reduce the drag of a SPA running at the same depth at a constant speed is similar to that considered.
Роль присоединенной массы в рассмотренном движении зарядов возрастает, так как увеличиваются межмолекулярные силы притяжения.The role of the attached mass in the considered motion of charges increases, since the intermolecular attractive forces increase.
Движение ЛА и СПА с увеличивающейся скоростью сопровождается увеличением количества зарядов, оказывающихся в промежутке между РУ и ОС. Последнее обуславливает некоторое торможение аппарата ПС. Уменьшить его можно путем увеличения скорости вращения магнитного поля. Здесь уместна грубая аналогия с работой бульдозера: его рабочий орган-щит должен располагаться под острым углом к линии движения. Увеличение окружной составляющей в магнитном поле позволит увеличить количество зарядов, размещенных перед фронтом вращающегося магнитного поля и вовлечь их во вращательное движение.The movement of the aircraft and spa with increasing speed is accompanied by an increase in the number of charges in the gap between the RU and the OS. The latter causes some inhibition of the PS apparatus. It can be reduced by increasing the rotation speed of the magnetic field. A rough analogy with the work of a bulldozer is appropriate here: its working body-shield should be located at an acute angle to the line of movement. An increase in the circumferential component in a magnetic field will make it possible to increase the number of charges placed in front of the front of a rotating magnetic field and involve them in rotational motion.
Изменение скорости вращения магнитного поля асинхронного статора возможно путем изменения частоты питающего напряжения (см. ф.5). Однако такое изменение возможно в узком диапазоне частот (препятствуют распределенные параметры электромагнитной системы, снижающие мощность). Возможно изменять скорость вращения путем изменения числа пар полюсов (см. ф.5). Иметь несколько фиксированных скоростей или расширенный диапазон скоростей можно, применяя многообмоточную систему и изменяемую частоту питания. Такое исполнение заставляет применять сложный переключатель обмоток и сложный источник питания. При этом оптимальный режим работы ОС будет на одной скорости или в узком диапазоне изменения скоростей.Changing the speed of rotation of the magnetic field of an asynchronous stator is possible by changing the frequency of the supply voltage (see f.5). However, such a change is possible in a narrow frequency range (distributed parameters of the electromagnetic system that reduce power interfere). It is possible to change the rotation speed by changing the number of pairs of poles (see f.5). You can have several fixed speeds or an extended speed range using a multi-winding system and a variable power frequency. This design makes it necessary to use a complex winding switch and a complex power source. In this case, the optimal operating mode of the OS will be at the same speed or in a narrow range of speeds.
Использование двухобмоточного управляемого ОС сопровождается резким падением КПД (полезной мощности) и значительным увеличением степени эллиптичности магнитного поля. Однако здесь возможно плавное изменение скорости в большом диапазоне. При этом отработаны схемы включения ОС в системы автоматического регулированиям. Учитывая изложенное, принцип двухобмоточного управления можно использовать в качестве второго способа уменьшения лобового сопротивления.The use of a dual-winding controlled OS is accompanied by a sharp drop in efficiency (useful power) and a significant increase in the degree of ellipticity of the magnetic field. However, a smooth change in speed over a wide range is possible here. At the same time, schemes for incorporating the OS into automatic control systems have been worked out. Given the above, the principle of double-winding control can be used as a second way to reduce drag.
Способ состоит из следующих действий. П.п.1-15 аналогичны первому способу.The method consists of the following steps. Items 1-15 are similar to the first method.
16. При амплитудном режиме управления обмотку возбуждения, ОВ подключают к однофазной сети питания повышенного напряжения и частоты. Обмотку управления, ОУ подключают к выходу регулятора уровня напряжения, на вход которого подается указанное напряжение сети, сдвинутое на 90 градусов (сдвиг по времени).16. In the amplitude control mode, the field winding, the OB are connected to a single-phase power supply network of increased voltage and frequency. The control winding, the op-amp is connected to the output of the voltage level regulator, to the input of which the indicated mains voltage is applied, shifted by 90 degrees (time shift).
17. Регулировку уровня напряжения (скорости вращения магнитного поля) осуществляют, используя сигнал от датчика давления.17. The voltage level (rotation speed of the magnetic field) is adjusted using a signal from a pressure sensor.
При этом чем выше сигнал датчика, тем больше напряжение на обмотке управления (выше скорость поля). В качестве регулятора возможно использование четырехполюсника с регулируемым внутренним сопротивлением.Moreover, the higher the sensor signal, the greater the voltage on the control winding (higher field speed). As a regulator, it is possible to use a four-terminal with adjustable internal resistance.
18. При фазовом режиме управления обмотку возбуждения ОС подключают к однофазной сети повышенного напряжения и частоты. Обмотку управления подключают к выходу фазосдвигающего устройства, имеющего регулируемый сдвиг по фазе. На обмотку управления подают постоянное по амплитуде напряжение, приведенное значение которого равно напряжению возбуждения.18. In the phase control mode, the excitation winding of the OS is connected to a single-phase network of increased voltage and frequency. The control winding is connected to the output of the phase-shifting device having an adjustable phase shift. A voltage constant in amplitude is applied to the control winding, the reduced value of which is equal to the excitation voltage.
19. Регулировку фазового сдвига (скорости вращения магнитного поля) осуществляют, используя сигнал от датчика давлениям. При этом, имея сдвиг по фазе 90 градусов, получаем круговое поле и наибольшую скорость.19. Adjustment of the phase shift (rotation speed of the magnetic field) is carried out using the signal from the pressure sensor. Moreover, having a phase shift of 90 degrees, we obtain a circular field and the highest speed.
20. При амплитудно-фазовом режиме управления обмотку возбуждения через фазосдвигающую емкость подключают к однофазной сети с повышенным напряжением и частотой. Обмотку управления подключают к выходу регулятора уровня напряжения, зачитываемого от указанной сети [2, с.128-130].20. In the amplitude-phase control mode, the field winding is connected through a phase-shifting capacitance to a single-phase network with increased voltage and frequency. The control winding is connected to the output of the voltage level regulator read from the specified network [2, p.128-130].
Примечание. Во всех режимах РУ запитывается аналогично ОС. Система электродов, обслуживающих пространство ОВ, лежит в одной плоскости и запитывается аналогично ОВ. Система электродов, обслуживающих пространство ОУ, лежит в другой плоскости, параллельной первой, и запитывается аналогично ОУ. Плоскости расположены перпендикулярно оси движения аппарата. Сила разрядного тока ограничивается баластными сопротивлениями.Note. In all modes, the switchgear is powered similarly to the OS. The system of electrodes serving the OM space lies in the same plane and is fed similarly to the OM. The system of electrodes serving the OA space lies in another plane parallel to the first one and is powered similarly to the OA. The planes are perpendicular to the axis of movement of the apparatus. The discharge current is limited by ballasts.
Сущность изобретения, соответствующая п.п. формулы, следующая.SUMMARY OF THE INVENTION formulas as follows.
1. Способ для перемещения в пространстве состоит из действий:1. A method for moving in space consists of actions:
а) создание конструкции корпуса объекта-носителя, ОН, симметричной относительно трех взаимно перпендикулярных осей, пересекающихся в одной точке;a) creating a body structure of the carrier object, OH, symmetrical with respect to three mutually perpendicular axes intersecting at one point;
б) придание ОН наибольшей устойчивости и наименьшего лобового сопротивления при движении в среде с устойчивой плотностной стратификацией за счет превышения горизонтальных размеров ОН над вертикальными;b) giving OH the greatest stability and least drag when moving in a medium with stable density stratification due to the excess of the horizontal dimensions of OH over vertical;
в) придание ОН обтекаемой формы при его движении во всех направлениях;c) giving it a streamlined shape when it moves in all directions;
г) размещение оборудования и приборов ОН так, чтобы в условиях невесомости центр массы ОН совпадал с центром симметрии;d) the placement of OH equipment and instruments so that under zero gravity the center of mass of OH coincides with the center of symmetry;
д) размещение оборудования и приборов ОН так, чтобы в условиях гравитации центр тяжести ОН совпадал с центром симметрии;e) the placement of OH equipment and instruments so that under gravity the OH center of gravity coincides with the center of symmetry;
е) размещение на корпусе ОН шести систем полей, перемещающихся вокруг осей симметрии;f) placement on the OH case of six systems of fields moving around the axis of symmetry;
ж) вывод полей на внешнюю поверхность ОН так, чтобы поля пронизывали пограничный слой среды на и перед участком, создающим наибольшее сопротивление;g) the withdrawal of the fields to the outer surface of the OH so that the fields penetrate the boundary layer of the medium on and in front of the site that creates the greatest resistance;
з) включение в каждую систему двух пар полей, перемещающихся в противоположных направлениях;h) the inclusion in each system of two pairs of fields moving in opposite directions;
и) составление каждой пары из электрического и магнитного поля;i) compilation of each pair from an electric and magnetic field;
к) перемещение полей пары синхронно в одном направлении;j) moving the fields of a pair synchronously in one direction;
л) размещение электрического поля перед магнитным так, чтобы магнитное было ближе к центру;k) the placement of the electric field in front of the magnetic so that the magnetic is closer to the center;
м) создание в полях, в пограничном слое необходимой напряженности;l) the creation of the necessary tension in the fields, in the boundary layer;
н) разгон полей до необходимой скорости;m) acceleration of fields to the required speed;
о) создание несамостоятельного разряда в электрическом поле необходимой мощности, способного расчленить атомы пограничного слоя на свободные заряды;n) the creation of a non-self-sustained discharge in an electric field of the required power, capable of disintegrating the atoms of the boundary layer into free charges;
п) выталкивание свободных зарядов и присоединенной массы из пограничного слоя магнитным полем, создание дефицита плотности среды у внешней поверхности ОН и вектора тяги или упора, направленного от центра симметрии к области дефиита;o) the expulsion of free charges and the attached mass from the boundary layer by a magnetic field, creating a deficit in the density of the medium at the outer surface of the OH and the thrust or thrust vector directed from the center of symmetry to the defiite region;
р) перемещение электрического разряда, максимума магнитного поля, области дефицита плотности и конца вектора тяги вокруг оси симметрии ОН;p) the movement of the electric discharge, the maximum of the magnetic field, the density deficit region and the end of the thrust vector around the axis of symmetry of OH;
с) смежное размещение второй пары аналогичных полей вокруг оси симметрии;c) adjacent placement of a second pair of similar fields around the axis of symmetry;
т) придание этой паре противоположного направления перемещения;r) giving this pair the opposite direction of movement;
у) создание у полей необходимой мощности разряда, скорости перемещения и напряженности магнитного поля для получения нулевого момента вращения двух пар полей.s) creating the necessary discharge power, displacement velocity, and magnetic field strength in the fields to obtain zero moment of rotation of two pairs of fields.
В условиях, близких к невесомости, должны быть следующие действия:In conditions close to zero gravity, there should be the following actions:
а) при движении по одной из осей создают систему полей, ближайшую к цели движения, БСП и окружающую ось движения;a) when moving along one of the axes, create a system of fields closest to the purpose of the movement, BSP and the surrounding axis of movement;
б) при торможении выключают БСП и, при необходимости, создают дальнюю систему полей, ДСП, окружающую ось движения;b) when braking, turn off the BSP and, if necessary, create a distant system of fields, chipboard, surrounding the axis of movement;
в) при вращении вокруг оси в БСП и в ДСП включают по одной паре, вращающиеся в направлении, противоположном необходимому, а при торможении вращения указанные пары отключают и, при необходимости, их реверсируют;c) when rotating around the axis in the BSP and in the chipboard, one pair is turned on, rotating in the opposite direction to the necessary one, and when braking the rotation, these pairs are turned off and, if necessary, they are reversed;
г) для движения по прямой, лежащей симметрично в плоскости двух осей, создают две БСП, обладающие одинаковой тягой;d) for movement in a straight line lying symmetrically in the plane of two axes, create two BSPs with the same traction;
д) для торможения выключают БСП и, при необходимости, включают две ДСП;e) for braking, turn off the BSP and, if necessary, turn on two chipboards;
е) для вращения вокруг симметричной прямой в БСП и в ДСП включают по одной паре полей с вращением, противоположным необходимому, при торможении поля отключают или реверсируют;f) to rotate around a symmetric line in the BSP and in the chipboard include one pair of fields with a rotation opposite to the required, when braking the fields are turned off or reversed;
ж) для движения по прямой, лежащей несимметрично в плоскости двух осей, создают две БСП с неравными тягами, при этом БСП, ближайшая к прямой, должна иметь большую тягу, для торможения БСП отключают и, при необходимости, включают два ДСП с указанной асимметрией тяг;g) to move along a straight line lying asymmetrically in the plane of two axes, create two ACBs with unequal traction, while the ACB closest to the line should have great traction, turn off the ACB and, if necessary, turn on two ACC with the indicated asymmetry of traction ;
з) для вращения вокруг прямой, лежащей асимметрично в плоскости двух осей, в БСП и в ДСП включают по одной паре полей, имеющих вращение, противоположное необходимому, и асимметрию моментов вращения (пары, лежащие ближе к прямой, должны иметь больший момент), для торможения вращения пары выключают и, при необходимости, реверсируют;h) for rotation around a straight line lying asymmetrically in the plane of two axes, in a BSP and in a chipboard include one pair of fields having a rotation opposite to what is necessary, and the asymmetry of the moments of rotation (pairs lying closer to the line should have a larger moment), for the brakes of rotation of the pair are turned off and, if necessary, reversed;
и) для движения по прямой, не лежащей в плоскости двух осей, создают три БСП, при этом равенство их тяг обеспечивает движение по симметричной относительно осей траектории, а неравенство смещает траекторию к оси, где БСП имеет большую тягу;i) for moving in a straight line that does not lie in the plane of two axes, three BSPs are created, while the equality of their traction ensures movement along a path symmetrical with respect to the axes, and the inequality shifts the trajectory to the axis where the BSP has a large thrust;
к) для торможения движения по симметричной прямой выключают три БСП и, при необходимости, создают три ДСП, имеющие равные тяги;j) to slow down the movement on a symmetrical straight line, turn off three BSPs and, if necessary, create three chipboards with equal traction;
л) для торможения движения по прямой также выключают три БСП и включают три ДСП, при этом ближняя к прямой ДСП должна иметь большую тягу;k) to slow down the movement in a straight line, also turn off three BSPs and turn on three chipboards, while the chipboard closest to the straight line should have great traction;
м) для вращения вокруг симметричной прямой включают в БСП и в ДСП (в 6 системах) по одной паре полей с двух сторон от центра, при этом поля должны перемещаться в одном направлении (противоположном необходимому) и иметь равные моменты вращения;m) for rotation around a symmetric straight line, they include in the BSP and in the chipboard (in 6 systems) one pair of fields on two sides of the center, while the fields must move in one direction (opposite to the necessary) and have equal rotation moments;
н) для вращения вокруг асимметричной прямой поля должны иметь неравные моменты;m) for rotation around an asymmetric direct field must have unequal moments;
о) для одновременного движения по оси и вращения вокруг нее создают БСП и в ДСП включают пару, вращающуюся в противоположном направлении;o) for simultaneous movement along the axis and rotation around it create a BSP and in the chipboard include a pair rotating in the opposite direction;
п) для поступательного движения по прямой, симметрично расположенной относительно осей ОН, и одновременного вращения вокруг прямой включают три БСП и в трех ДСП по одной паре полей, имеющих обратное вращение.o) for translational motion in a straight line, symmetrically located relative to the OH axes, and simultaneous rotation around a straight line, include three BSPs and in three chipboards, one pair of fields having reverse rotation.
Для перемещения ОН в условиях гравитации с целью уравновешивания силы притяжения создают верхнюю систему полей вокруг вертикальной оси над центром тяжести объекта с использованием перечисленных действий.To move OH under gravity in order to balance the forces of attraction create an upper system of fields around a vertical axis above the center of gravity of the object using the above actions.
Таким образом, имеем сравнительно сложный процесс коммутации электромагнитных полей. Однако он компенсируется динамическими свойствами ОН, позволяющими из одной точки пространства перемещаться во всех направлениях, быстро изменять как величину, так и знак скорости и ускорения. Процесс коммутации упрощается переносом его в маломощные звенья передаточной цепи схемы питания. Ограничения по быстродействию в основном определяются массой ОН.Thus, we have a relatively complex process of switching electromagnetic fields. However, it is compensated by the dynamic properties of OH, which allow moving from one point in space in all directions, quickly changing both the magnitude and the sign of speed and acceleration. The switching process is simplified by transferring it to low-power links of the transmission circuit of the power circuit. Speed limits are mainly determined by the mass of OH.
Для увеличения скорости перемещения объекта увеличивают в системах количество пар полей, т.е. вместо двух их делают равным 4, 6, 8 и т.д. (четным). При этом у каждой последующей пары увеличивают мощность, вращающий момент и промежуток между парами, располагая их вокруг одной оси, ближе к центру ОН, и повышая порядковый номер.To increase the speed of moving an object, the number of field pairs is increased in systems, i.e. instead of two they are made equal to 4, 6, 8, etc. (even). At the same time, for each subsequent pair, they increase power, torque and the gap between the pairs, placing them around one axis, closer to the center of OH, and increasing the serial number.
Для увеличения скорости перемещения ОН дополнительные пары полей перемещаются по большему радиусу в соответствии с увеличением радиуса корпуса ОН.To increase the speed of OH movement, additional pairs of fields move along a larger radius in accordance with an increase in the radius of the OH case.
Для увеличения скорости перемещения ОН увеличивают фазные напряжения движителей: напряжения обращенного статора, ОС и разрядного устройства, РУ или напряжение одного из них путем увеличения передаточного коэффициента усилителя мощности, УМ или усилителя напряжения, УН.To increase the speed of movement of OH, the phase voltages of the propulsors are increased: voltages of the facing stator, operating system and discharge device, switchgear or voltage of one of them by increasing the gear ratio of the power amplifier, PA or voltage amplifier, CN.
Для уравновешивания выталкивающей силы, действующей на ОН со стороны среды, дозированно забирают в ОН часть массы среды. При этом в режиме свободного падения ОН, измеряя скорость падения, уточняют величину ускорения и вес ОН, а также измеряют плотность среды. На основании закона Архимеда вычисляют необходимый для уравновешивания объем среды.To balance the buoyancy force acting on the OH from the medium side, a portion of the mass of the medium is dosed into the OH in a metered way. Moreover, in the regime of free fall of OH, measuring the rate of fall, specify the magnitude of the acceleration and weight of OH, and also measure the density of the medium. Based on the law of Archimedes, the volume of medium necessary for balancing is calculated.
Для компенсации изменения силы трения корпуса ОН, обусловленного изменением статического давления среды (изменение горизонта движения ОН, измеряют нормальную составляющую статического давления среды на внешнюю поверхность корпуса. Также измеряют скорость движения ОН и величину фазного напряжения обмотки возбуждения ОС. Сравнивают измеренные значения с необходимыми для получения номинального упора или тяги (скорости перемещения). Выявляют несоответствие и изменяют величину фазного напряжения ОС до получения необходимой скорости перемещения ОН. Необходимые значения давления, скорости и фазного напряжения измеряют при испытаниях ОН (ходовые и метрологические).To compensate for the change in the frictional force of the OH casing caused by the change in the static pressure of the medium (change in the OH motion horizon, measure the normal component of the static pressure of the medium on the outer surface of the casing. The OH speed and the phase voltage of the excitation winding of the OS are also measured. Compare the measured values with the values needed to obtain nominal stop or traction (speed of movement). Discrepancy is revealed and the magnitude of the phase voltage of the OS is determined until the required speed is reached emescheniya OH. The required pressure value, the speed and the phase voltage measured at test OH (running and metrology).
Для компенсации изменения электропроводности среды, обусловленного в основном изменениями температуры и солености, измеряют электропроводность, скорость перемещения ОН и величину напряжения на электродах РУ. Сравнивают измеренные значения с необходимыми для получения номинального упора или тяги (скорости перемещения ОН). Выявляют несоответствие и изменяют напряжение на электродах РУ до получения необходимой скорости перемещения ОН.To compensate for changes in the electrical conductivity of the medium, caused mainly by changes in temperature and salinity, the electrical conductivity, the speed of movement of OH and the voltage on the electrodes of the switchgear are measured. Compare the measured values with those necessary to obtain a nominal stop or traction (OH speed of movement). Discrepancy is detected and the voltage at the electrodes of the switchgear is changed until the necessary OH speed is obtained.
Для компенсации дефицита электропроводящей массы в пограничном слое среды измеряют скорость перемещения ОН, фазное напряжение на обмотке возбуждения ОС и на электродах РУ, электропроводность среды, а также нормальную составляющую статического давления среды на корпус ОН и плотность среды. Сравнивают измеренные значения с необходимыми для получения номинального упора или тяги. Выявляют несоответствие и дозированно впрыскивают электропроводящую массу в пограничный слой среды перед полями РУ. Внесение или впрыскивание может производиться в самом РУ. Дозирование массы может происходить как по времени, так и по ее количеству. При наличии напряжений, давления, низкой электропроводности и отсутствии разряда кратковременное внесение массы может оказаться достаточным для начала (поджига) разряда. При этом внесение может быть повторно-кратковременным. При высокой электропроводности, скорости ОН, наличии разряда и напряжений необходимость работы РУ может оказаться излишней (в среде достаточно свободных зарядов). Выключение РУ поможет сэкономить электроэнергию. Измерение и анализ величины электропроводности дают возможность определить недостаток или избыток свободных зарядов.To compensate for the deficit of the electrically conductive mass in the boundary layer of the medium, the OH displacement velocity, the phase voltage on the excitation winding of the OS and on the electrodes of the RU, the conductivity of the medium, as well as the normal component of the static pressure of the medium on the OH body and the density of the medium are measured. Compare the measured values with those required to obtain a nominal stop or traction. Discrepancy is revealed and the electrically conductive mass is dosed into the boundary layer of the medium in front of the RU fields. The introduction or injection can be made in the RU. Dosing of the mass can occur both in time and in quantity. In the presence of voltages, pressure, low electrical conductivity and the absence of discharge, short-term application of the mass may be sufficient to start (ignite) the discharge. In this case, the application may be repeated and short-term. With high electrical conductivity, OH speed, the presence of discharge and voltages, the need for reactor operation can be excessive (there are enough free charges in the medium). Turning off the switchgear will save energy. Measurement and analysis of the electrical conductivity make it possible to determine the lack or excess of free charges.
Для изменения скорости перемещения ОН изменяют частоту электропитания ОС и РУ. При этом изменения могут производиться в ограниченном диапазоне для технологических (подстрочных) целей, например, для избежания резонансных явлений, оптимизации характеристик и т.п. Диапазон может быть расширен при наличии магнитных и электротехнических материалов, обладающих повышенными свойствами.To change the speed of movement of OH change the frequency of power supply OS and RU. At the same time, changes can be made in a limited range for technological (subscript) purposes, for example, to avoid resonance phenomena, optimization of characteristics, etc. The range can be expanded in the presence of magnetic and electrical materials with enhanced properties.
Для увеличения силы тяги или упора устанавливают над поверхностью ОС магнитный шунт, уменьшая сопротивление магнитному потоку и изменяя траекторию его распространения. При этом шунт может частично нависать и над поверхностью РУ. Придают шунту обтекаемую форму и создают у него отражательную поверхность, обращенную под углом к наружной поверхности ОС. При этом изменяют направление распространения зарядов и массы среды и направление упора, превращая шунт в отражатель, ШО.To increase the traction force or the stop, a magnetic shunt is installed above the surface of the OS, reducing the resistance to magnetic flux and changing the path of its propagation. In this case, the shunt can partially hang over the surface of the switchgear. They give the shunt a streamlined shape and create a reflective surface at it, facing at an angle to the outer surface of the OS. In this case, the direction of propagation of the charges and the mass of the medium and the direction of the stop are changed, turning the shunt into a reflector, SHO.
Устройство для перемещения в пространстве включает герметичный, легкий и прочный корпус и содержит:A device for moving in space includes a sealed, lightweight and durable housing and contains:
а) корпус, симметричный относительно трех взаимно перпендикулярных осей, пересекающихся в одной точке, имеющий горизонтальные размеры, превышающие вертикальные и обтекаемые формы для всех направлений;a) a body symmetrical with respect to three mutually perpendicular axes intersecting at one point, having horizontal dimensions exceeding the vertical and streamlined shapes for all directions;
б) внутреннее оборудование, имеющее центр тяжести и центр масс, расположенные в точке пересечения осей в условиях, близких к невесомости;b) internal equipment having a center of gravity and a center of mass located at the point of intersection of the axes in conditions close to zero gravity;
в) шесть систем электромагнитных движителей, вмонтированных в корпус, при этом каждая система охватывает ось с одной стороны от центра;c) six systems of electromagnetic propulsors mounted in the housing, with each system covering an axis on one side of the center;
г) в каждой системе два движителя, поля которых перемещаются в противоположных направлениях;d) in each system, two movers, the fields of which move in opposite directions;
д) в каждом движителе РУ и ОС, у которых электродная и зубцовая зоны охватывают ось, выходят на поверхность корпуса ОН, имеют промежутки, внешнее защитное покрытие и синхронное, согласное перемещение полей, при этом ОС размещается ближе к центру, РУ и ОС соосны, примыкают друг к другу, имеют внутреннее экранирующее покрытие, а их зоны перпендикулярны оси;e) in each mover of the switchgear and the operating system, in which the electrode and tooth zones cover the axis, go to the surface of the OH body, have gaps, an external protective coating and synchronous, consistent movement of the fields, while the OS is located closer to the center, the switchgear and the OS are aligned, adjoin each other, have an internal shielding coating, and their zones are perpendicular to the axis;
е) в каждом ОС многофазную обмотку возбуждения, каждая фаза которой подключена к выходу своего усилителя мощности, УМ;f) in each OS, a multiphase field winding, each phase of which is connected to the output of its power amplifier, PA;
ж) в каждом РУ многофазную систему электродов, каждая система которого имеет автомат защиты и подключена к выходу своего УМ;g) in each switchgear there is a multiphase system of electrodes, each system of which has a circuit breaker and is connected to the output of its own PA;
з) шесть систем усилителей мощности, вход которых через переключатели подключаются к соответствующему выходу вторичного источника питания, ВИП;h) six systems of power amplifiers, the input of which through the switches are connected to the corresponding output of the secondary power source, VIP;
и) в каждой системе УМ 8×П усилителей, где П - количество фаз, при этом ОС и РУ имеют равное количество фаз и каждая фаза подключена к одному и тому же выходу ВИП;i) in each system of the
к) ВИП, содержащий задающий генератор, ЗГ, фазосдвигающие устройства, ФСУ и усилители напряжения, УН, при этом входы ФСУ подключены к выходу ЗГ, а выходы ФСУ - к входам УМ, а их выходы являются выходами ВИП;j) a VIP containing a master oscillator, 3G, phase-shifting devices, FSD and voltage amplifiers, DC, while the inputs of the FSU are connected to the output of the SG, and the outputs of the FSU are connected to the inputs of the amplifier, and their outputs are outputs of the VIP;
л) первичный источник питания, ПИП, включающий аккумуляторные батареи, АБ и солнечные батареи, СБ, размещенные на внешней поверхности ОН, при этом ПИП подключен к цепи питания ВИП;l) the primary power source, the PIP, including batteries, batteries and solar panels, SB, located on the outer surface of the OH, while the PIP is connected to the power supply of the VIP;
м) общий переключатель, ОП, включающий переключатель систем движителей, ПСД и переключатель движителей, ПД.m) general switch, OP, including a switch of propulsion systems, PSD and a switch of propulsors, PD.
Каждая система движителей содержит несколько пар движителей и соответствующее количество УМ, AЗ и при необходимости ВИП. При этом движители соосны, их зоны выходят на внешнюю поверхность ОН и, по мере приближения к его центру, увеличения полноты корпуса, увеличиваются мощности движителей, вращающие моменты и промежутки между ними.Each propulsion system contains several pairs of propulsors and the corresponding number of PA, AZ and, if necessary, VIP. In this case, the movers are coaxial, their zones extend onto the outer surface of the OH and, as it approaches its center, increases the completeness of the body, the power of the movers, torques, and the gaps between them increase.
Каждая система движителей, по мере ее увеличения, приближения к центру ОН содержит РУ и ОС, имеющие более длинные и узкие зоны электродов и зубцов, а также большее количество пар полюсов.Each propulsion system, as it grows closer to the OH center, contains a switchgear and an operating system having longer and narrower zones of electrodes and teeth, as well as a larger number of pole pairs.
УМ или УН имеют регулируемую отрицательную обратную связь, позволяющую изменять их коэффициент передачи по напряжению, т.е. фазные напряжения ОС и РУ или величину тяги и момента движителя. Регулирование может быть ручным с пульта оператора или автоматическим, а связь в виде изменяемого сопротивления, соединяющего вход УМ или УН с их выходом.AM or CN have adjustable negative feedback, which allows changing their voltage transfer coefficient, i.e. phase voltages of the operating system and switchgear or the magnitude of the thrust and moment of the propulsion. Regulation can be manual from the operator’s panel or automatic, and the connection is in the form of a variable resistance connecting the input of the PA or CN to their output.
Устройство содержит балластную систему приема забортной массы среды и измерители скорости движения ОН и плотности среды. Система состоит из емкости, источника сжатого воздуха, двух трубопроводов и двух управляемых вентилей - клапанов, вмонтированных в трубопроводы. Емкость соединена со средой и с источником трубопроводами. Датчик измерителя плотности расположен на поверхности ОН.The device contains a ballast system for receiving the outboard mass of the medium and measuring the speed of movement of OH and the density of the medium. The system consists of a tank, a source of compressed air, two pipelines and two controlled valves - valves mounted in pipelines. The tank is connected to the medium and to the source by pipelines. The density meter sensor is located on the OH surface.
Для компенсации изменения силы трения корпуса ОН, обусловленного изменением статического давления среды при изменении горизонта перемещения, каждая система движителей содержит измерители скорости перемещения ОН, нормальной составляющей статического давления среды на корпус ОН и фазного напряжения ОС. Измеритель давления состоит из датчика, блока преобразования и регистратора. Датчик размещен в нише, на внешней поверхности ОН. Регистратор на пульте управления оператора. Части измерителя соединены кабелями. Возможно применение одного измерителя давления на все системы движителей. Функциональное расчленение и электрическое соединение измерителей скорости и напряжение аналогично. Датчик измерителя скорости смонтирован на поверхности ОН, на оси и вынесен из пограничного слоя. У измерителя напряжения в общую часть кабеля, соединяющего блок преобразования с обмотками возбуждения ОС, включен ПД. Каждый УМ или УН имеет регулируемую отрицательную обратную связь при ручном или автоматическом управлении. При ручном регулировании рабочие органы смонтированы на пульте оператора и соединены кабелем с УМ. При автоматическом управлении устройство содержит систему или системы автоматического управления, использующую статическое или астатическое регулирование по типовой схеме.To compensate for the change in the frictional force of the OH casing caused by the change in the static pressure of the medium with a change in the displacement horizon, each propulsion system contains measuring instruments for the OH displacement velocity, the normal component of the static pressure of the medium on the OH casing, and the phase voltage of the OS. The pressure meter consists of a sensor, a conversion unit and a recorder. The sensor is located in a niche on the outer surface of the OH. The registrar on the operator’s control panel. Parts of the meter are connected by cables. It is possible to use one pressure meter on all propulsion systems. Functional dissection and electrical connection of speed meters and voltage are similar. The sensor of the speed meter is mounted on the OH surface, on the axis and removed from the boundary layer. The voltage meter in the common part of the cable connecting the conversion unit with the excitation windings of the OS includes PD. Each PA or CN has an adjustable negative feedback for manual or automatic control. With manual regulation, the working bodies are mounted on the operator panel and connected by cable to the PA. With automatic control, the device comprises a system or systems of automatic control using static or astatic regulation according to a typical scheme.
Для компенсации изменения электропроводности среды устройство содержит измерители электропроводности, скорости перемещения ОН и фазного напряжения РУ в каждой системе движителей. При этом измеритель электропроводности и измеритель фазного напряжения РУ могут использоваться для всех систем движителей. Каждый измеритель состоит из датчика, блока преобразования и регистратора. В измерителе напряжения датчик отсутствует. Части измерителей соединены кабелями. Регистраторы размещены на пульте управления. Датчик скорости размещен на оси ОН, на его поверхности и выдвинут из пограничного слоя среды. Датчик электропроводности смонтирован в нише на поверхности ОН. В разрыв кабеля, отходящего от датчика скорости, включен ПСД. В разрыв кабеля, отходящего от блока преобразования к РУ, включен ПД. УМ или УН каналов РУ имеют регулируемую отрицательную обратную связь с выводом органа управления на пульт оператора. Управление может быть ручным или автоматическим.To compensate for changes in the electrical conductivity of the medium, the device contains meters of electrical conductivity, the speed of movement of OH and the phase voltage of the switchgear in each propulsion system. In this case, the conductivity meter and the phase voltage meter of the switchgear can be used for all propulsion systems. Each meter consists of a sensor, a conversion unit, and a recorder. There is no sensor in the voltage meter. Parts of the meters are connected by cables. The recorders are located on the control panel. The speed sensor is placed on the OH axis, on its surface and extended from the boundary layer of the medium. The conductivity sensor is mounted in a niche on the OH surface. PSD is included in the gap of the cable leaving the speed sensor. In the gap of the cable extending from the conversion unit to the switchgear, PD is included. The PA or CN channels of the switchgear have adjustable negative feedback with the output of the control to the operator console. Management can be manual or automatic.
Устройство содержит систему хранения электропроводящей массы и сжатого воздуха, смешения их и впрыскивания смеси на поверхности ОН перед или в РУ. Система содержит источники массы и воздуха, трубопроводы, смеситель, три вентиля-клапана и систему форсунок - калиброванных отверстий, равномерно распределенных в зоне электродов РУ. Входы смесителя соединены с источниками трубопроводами с вентилями. Выход смесителя соединен с форсунками параллельными трубопроводами, в общую часть которых включен вентиль. Управляемые вентили имеют механизм или схему синхронизации и изменения длительности их работы. ОН содержит комплект измерителей: скорости ОН, напряжений РУ и ОС, электропроводности, плотности и нормальной составляющей статического давления среды. Измерители имеют состав, размещение и схему соединения аналогичный рассмотренным.The device comprises a system for storing electrically conductive mass and compressed air, mixing them and injecting the mixture on the surface of OH in front of or in the switchgear. The system contains sources of mass and air, pipelines, a mixer, three valve valves and a system of nozzles - calibrated holes evenly distributed in the area of the electrodes of the switchgear. The inputs of the mixer are connected to the sources by pipelines with valves. The mixer outlet is connected to the nozzles by parallel pipelines, the common part of which includes a valve. Controlled valves have a mechanism or circuit for synchronizing and changing the duration of their operation. OH contains a set of meters: OH speed, voltage of the switchgear and OS, electrical conductivity, density and normal component of the static pressure of the medium. The meters have the composition, placement and connection diagram similar to those considered.
Для изменения скорости перемещения ОН устройство содержит в ВИЛ ЗГ с разной частотой генерируемого ими сигнала, напряжения. При этом частота может изменяться плавно или ступенчато в диапазоне, определяемом из условий эксплуатации ОН. Изменение частоты может производиться вручную или автоматически.To change the speed of movement of the OH device contains VIL 3G with different frequencies of the signal they generate, voltage. In this case, the frequency can vary smoothly or stepwise in the range determined from the operating conditions of OH. Frequency change can be done manually or automatically.
Для увеличения тяги движитель устройства содержит магнитный шунт-отражатель. ШО имеет обтекаемую форму, скошенную внутреннюю поверхность и зазор. ШО охватывает ОС и может частично нависать над РУ. Его внутренняя поверхность имеет профиль, направляющий поток зарядов и массы в зазор следующего движителя. При этом поток последнего движителя направляется под острым углом к поверхности ОН. ШО крепится к ОС кронштейнами, выполненными из немагнитного материала.To increase traction, the mover of the device contains a magnetic shunt reflector. SHO has a streamlined shape, a beveled inner surface and a gap. SHO covers the OS and may partially overhang the RU. Its inner surface has a profile directing the flow of charges and mass into the gap of the next mover. In this case, the flow of the last mover is directed at an acute angle to the OH surface. SHO is attached to the OS with brackets made of non-magnetic material.
На фиг.1a упрощенно представлена схема РУ для кругового ОС, использующего амплитудный режим управления. ОС имеет 4 пары полюсов и 2 паза на полюс и фазу. Обращение к управляемому ОС обусловлено простотой изложения принципа работы. На практике предпочтение имеет неуправляемый многофазный асинхронный ОС. В РУ контакты имеют обозначения: 1, 2 и 0. ФСУ (3) содержит конденсатор, включенный последовательно в цепь питания регулятора, 24. Последним может быть УМ, на вход которого подается напряжение от ФСУ, а с выхода оно снимается для питания РУ. УМ имеет регулируемую отрицательную обратную связь. На схеме диоды имеют цифры 8-15, а сопротивления - цифры 16-23.On figa simplified diagram of the RU for a circular OS using the amplitude control mode. The OS has 4 pairs of poles and 2 grooves per pole and phase. The appeal to a managed OS is due to the simplicity of the principle of operation. In practice, an unmanaged multiphase asynchronous OS is preferred. The contacts in the switchgear are designated: 1, 2, and 0. FSU (3) contains a capacitor connected in series with the regulator’s
На фиг.1б упрощенно представлена схема РУ для развернутого ОС, работающего в аналогичном режиме. Сравнивая схемы, можно заключить, что у развернутого РУ КПД меньше и большая неравномерность загрузки электродов-контактов.On figb simplified presents a diagram of RU for a deployed OS operating in a similar mode. Comparing the diagrams, we can conclude that the expanded reactor has less efficiency and greater uneven loading of the contact electrodes.
На фиг.2а представлена упрощенная конструкция кругового ОС (1), РУ (2) и ШО (3).On figa presents a simplified design of a circular OS (1), RU (2) and SHO (3).
На фиг.2б представлена упрощенная конструкция развернутого ОС (4), РУ (5) и ШО (6).On figb presents a simplified design of the deployed OS (4), RU (5) and SHO (6).
На фиг.3 представлена упрощенная функциональная схема системы движителей при их ручном переключении (изменение и стабилизация тяги и скорости перемещения ОН). На фиг.3 обозначены: 2 и 6 - ОС, 3 и 7 - РУ, 1, 4, 5, 8, 9-16 - УМ, 18 - переключатель глубины отрицательной обратной связи, ООС в УМ ОС, 19 - переключатель глубины ООС в УМ РУ, 21 - переключатель количества пар движителей, 22-27 - ФСУ, 29 и 30-ЗГ, 17 - измеритель нормальной составляющей статического давления среды на поверхность ОН, 20 - измеритель электропроводности среды, 28 - измеритель тяги или скорости перемещения ОН.Figure 3 presents a simplified functional diagram of the propulsion system during manual switching (change and stabilization of traction and speed of movement of OH). Figure 3 designates: 2 and 6 - OS, 3 and 7 - RU, 1, 4, 5, 8, 9-16 - UM, 18 - negative feedback depth switch, OOS in UM OS, 19 - OOS depth switch in UM RU, 21 - switch of the number of pairs of propulsors, 22-27 - FSU, 29 and 30-ЗГ, 17 - meter of the normal component of the static pressure of the medium on the OH surface, 20 - meter of the electrical conductivity of the medium, 28 - meter of traction or the speed of movement of OH.
На фиг.4a представлена упрощенная схема размещения 6 систем движителей на ОН в виде шара. В каждой системе имеются два движителя. Каждая система расположена симметрично вокруг своей оси. Линией или окружностью обозначено РУ или ОС. Направление перемещения полей двух смежных движителей встречное.On figa presents a simplified diagram of the placement of 6 propulsion systems on OH in the form of a ball. Each system has two movers. Each system is located symmetrically around its axis. A line or circle indicates the RU or OS. The direction of movement of the fields of two adjacent movers oncoming.
На фиг.4б представлено упрощенно сечение корпуса ОН, подобное эллипсу. Превышение горизонтальных размеров над вертикальными создает большую устойчивость и меньшее сопротивление при гравитации.On figb presents a simplified sectional view of the housing OH, similar to an ellipse. Exceeding the horizontal dimensions over the vertical ones creates greater stability and less resistance during gravity.
На Фиг.5 упрощенно представлена функциональная схема ОН. На схеме: 1-24 - РУ и ОС 12 движителей (в системе 2 движителя), 25 - блок УМ, 44 - ВИП, 45 - ПИП, 26-31 - ПСД, 32-43 - ПД и 49-72 - связи.Figure 5 presents a simplified functional diagram of OH. On the diagram: 1-24 - RU and
ЛитератураLiterature
1. Ермолин Н.П. Электрические машины малой мощности. - М.: Высшая школа, 1967.1. Ermolin N.P. Electric machines of low power. - M.: Higher School, 1967.
2. Хрущев В.В. Электрические микромашины переменного тока для устройств автоматики. - Л.: Энергия, 1969.2. Khrushchev V.V. Electric AC micromachines for automation devices. - L .: Energy, 1969.
3. Коварский Е.М., Янко Ю.И. Испытания электрических машин. - М.: Энергоатомиздат, 1990.3. Kovarsky EM, Yanko Yu.I. Tests of electrical machines. - M .: Energoatomizdat, 1990.
4. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. - М. Л.: Госэнергоиздат, 1959.4. Neumann L.R., Kalantarov P.L. Theoretical foundations of electrical engineering. - M.L .: Gosenergoizdat, 1959.
5. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Госиздат, Физико-математическая литература, 1963.5. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. - M.: State Publishing House, Physics and Mathematics, 1963.
5. Карякин Н.И. и др. Краткий справочник по физике. - М.: Высшая школа 1963.5. Karyakin N.I. and others. A brief guide to physics. - M.: High School 1963.
7. Казьмерковский М., Вуйцак А. Схемы управления и измерения в промышленной электронике. - М.: Энергоатомиздат, 1983.7. Kazmerkovsky M., Vuytsak A. Control and measurement schemes in industrial electronics. - M .: Energoatomizdat, 1983.
8. Пашуков Е.Б. Устройство для создания перемещающегося магнитного поля - патент №2314625 от 21.11.2005.8. Pashukov E.B. A device for creating a moving magnetic field - Patent No. 2314625 of 11/21/2005.
9. Пашуков Е.Б. Способ и устройстве для уменьшения сопротивления движению объектов в пространстве (варианты) - патент №2313172 от 16.12.2005.9. Pashukov E.B. A method and device for reducing resistance to the movement of objects in space (options) - Patent No. 2313172 of 16.12.2005.
10. Пашуков Е.Б. Способ и устройство для создания силы упора (варианты) - патент №2313467 от 19.01.2006.10. Pashukov E.B. Method and device for creating stop force (options) - Patent No. 2313467 of 01/19/2006.
11. Пашуков Е.Б. Способ и устройство для создания изменяемой силы упора или тяги (варианты) - патент №2314969 от 14.03.2006.11. Pashukov E.B. Method and device for creating a variable stop force or traction (options) - Patent No. 2314969 of 03/14/2006.
12. Левин Н.Н., Поршин Н.Г. и Якушков А.В. Обращенный асинхронный двигатель - авторское свидетельство №1339784 A1 от 09.07.84.12. Levin N.N., Porshin N.G. and Yakushkov A.V. Reversed induction motor - copyright certificate No. 1339784 A1 of 07/09/84.
13. Фомин Б.И. и др. Статор электромагнитного перемешивателя - авторское свидетельство №1251246 от 24.09.80.13. Fomin B.I. et al. Stator of an electromagnetic stirrer - copyright certificate No. 1251246 of 09.24.80.
14. Тимофеев В.Н. и др. Отъемная индукционная единица - авторское свидетельство №1469274 A1 от 12.05.87.14. Timofeev V.N. etc. Detachable induction unit - copyright certificate No. 1469274 A1 of 05/12/87.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110978/11A RU2392130C2 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Method and device for spatial motion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110978/11A RU2392130C2 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Method and device for spatial motion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2392130C2 true RU2392130C2 (en) | 2010-06-20 |
Family
ID=42682955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110978/11A RU2392130C2 (en) | 2008-03-21 | 2008-03-21 | Method and device for spatial motion |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2392130C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206456U1 (en) * | 2020-05-19 | 2021-09-13 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Manual transfer switch between two power supplies |
| CN116451508A (en) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 天津水动力科技有限公司 | Dynamics modeling method based on magnetic suspension deep sea propeller |
-
2008
- 2008-03-21 RU RU2008110978/11A patent/RU2392130C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU206456U1 (en) * | 2020-05-19 | 2021-09-13 | Шнейдер Электрик Эндюстри Сас | Manual transfer switch between two power supplies |
| CN116451508A (en) * | 2023-06-14 | 2023-07-18 | 天津水动力科技有限公司 | Dynamics modeling method based on magnetic suspension deep sea propeller |
| CN116451508B (en) * | 2023-06-14 | 2023-08-18 | 天津水动力科技有限公司 | Dynamics modeling method based on magnetic suspension deep sea propeller |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Spooner et al. | Direct coupled, permanent magnet generators for wind turbine applications | |
| Gissinger et al. | Instabilities in magnetized spherical Couette flow | |
| US6806586B2 (en) | Apparatus and method to convert marine current into electrical power | |
| US20100181969A1 (en) | Voltage regulated permanent magnet generator | |
| CA2709537A1 (en) | Kinetic energy recovery turbine | |
| Brown et al. | Air Force Research Laboratory high power electric propulsion technology development | |
| RU2392130C2 (en) | Method and device for spatial motion | |
| Kamhawi et al. | Performance, stability, and plume characterization of the HERMeS thruster with boron nitride silica composite discharge channel | |
| RU2314969C1 (en) | Method and device for creating variable thrust force | |
| Ueno et al. | Thrust measurement of a pure magnetic sail using parallelogram-pendulum method | |
| RU2313467C2 (en) | Method and device for creating thrust force | |
| RU2313172C2 (en) | Method and device for reducing resistance to vehicle movement in space (alternatives) | |
| Gao et al. | Influence of near-anode cusped magnetic field on the performance of a miniaturized cylindrical Hall thruster | |
| Zharkov et al. | The Analysis of the Reactive Launch of Three-stage Synchronous Generator for Aviation Starter-Generator Device | |
| De Keyser et al. | Auroral and sub-auroral phenomena: an electrostatic picture | |
| Setyawan et al. | Design and construction of single phase radial flux permanent magnet generators for pico hydro scale power plants using propeller turbines in water pipes | |
| Janssen et al. | Development of a Full-Scale-Lab-Validated Dynamic Simulink© Model for a Stand-Alone Wind-Powered Microgrid | |
| Glazachev et al. | Machine-converter voltage source for autonomous systems of distributed power supply | |
| US20220368180A1 (en) | Unique method of harnessing energy from the magnetic domains found in ferromagnetic and paramagnetic materials | |
| Wu et al. | Pulsed alternators technologies and application | |
| US8120221B2 (en) | Power generation and conversion platform | |
| Barbarelli et al. | Engineering Design Study on an Innovative Hydrokinetic Turbine with on Shore Foundation | |
| JPH08154369A (en) | Modulation control ac machine and apparatus using it | |
| RU2750396C1 (en) | Underwater vehicle power supply system | |
| RU2132109C1 (en) | Mechanical power generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140322 |