Электродинамический космоплан как основа безреактивной космонавтики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Электродинамический космоплан как основа безреактивной космонавтики

Гуля А.С., Остроухое Н.Н.

Введение

1. Экспериментальный проект космоплана с электродинамической компенсацией собственного веса

Возможный вид летательного аппарата представлен на рис. 1.

Рис. 1

ньютон космоплан электродинамика сверхпроводник

На рис. 1 представлена принципиальная схема устройства. Оно состоит из плоской кольцевой индукционной катушки-1 и системой радиальных проводников пересекающих плоскость симметрии катушки- 2,встроенное в каркас-4.

И катушка и радиальные проводники замыкаются постоянным током через кольцевые электроды-5, поступающим из энергетической силовой установки-3 с радиационной защитой и кабиной экипажа. Сама машина заключена в оболочку-6 (рис. 2).

Рис. 2

Из схемы понятен принцип функционирования устройства.

Для генерации магнитного поля используется плоская кольцевая индукционная катушка-1 с диаметром средней осевой линии d и шириной (радиальный размер)- Каркас катушки-4 выполнен из неметалла с формой сильно сплющенного тора второго порядка (соотношение поперечных размеров сечения ~ 10:1) На каркасе катушки размещена её обмотка -1 с числом витков N равномерно распределенным по контуру так, чтобы каждый виток был ориентирован в радиальном направлении. Материалом катушки является хороший проводник - на стадии моделирования и отработки принципиальной схемы допустима медь, в перспективе для создания крупного летательного аппарата является необходимым использование сверхпроводников (увеличение допустимой максимальной плотности тока) или ферромагнетика (увеличение индуктивности), допускаются оба варианта, так как за счёт высокой индуктивности можно использовать меньший ток, и наоборот.

По внутреннему и внешнему периметру катушки смонтированы кольцевые электроды-4, между которыми установлены радиальные проводники-2(пример расположения радиальных проводников показан на рис.3). Число последних N1. Электропитание обмотки катушки и радиальных проводников независимое.

2. Электродинамика генерации подъёмной силы

Прохождение постоянного тока I по обмотке катушки приводит к возникновению во всём внутреннем объёме катушки приблизительно однородного магнитного поля с индукцией В, ориентированной по окружности, равноудалённой от внутреннего и внешнего периметров катушки.[5.]

где = 4р * 10-7 -- - магнитная постоянная, N число витков обмотки катушки, І - сила тока в обмотке, d - диаметркольцевой поверхности, равноудалённой от внутреннего и внешнего периметров катушки.[5.]

На радиальный проводник длинной И с током 11 со стороны магнитного поля действует сила

Размещено на http://www.allbest.ru/

А суммарная сила, действующая на N1 проводника

При увеличении силы тока до 4 кА подъёмная сила оценивается величиной 200т. А вес медной проводки до 100 т., так что возникает возможность подъёма полезной нагрузки без использования других двигателей.

В частности d=8m,h=3m

Получаем Fg= 15 т.

В этом случае суммарная длина проводника составляет ~ 9000м при необходимом сечении для допустимой плотности тока р=3 А/мм2 (медь) 8=330 мм2 (в случае круглого сечения d=18мм). Таким образом вес медной проводки составляет ~ 25 т. В этом случае можно говорить лишь о частичной компенсации веса летательного аппарата

3. Использование сверхпроводников

Возможность или невозможность использования сверхпроводников с одной стороны привлекательно, но с другой сильное магнитное поле разрушает само явление сверхпроводимости, так как принцип действия сверхпроводников согласно [ 1,2,3,4] основывается на перемещении с малым сопротивлением куперовских пар электронов, которые и разрушаются под действием сильного магнитного поля.

Магнитное поле не проникает в сверхпроводник (экранировка скин слоем о-ост толщины). Для ослабления (предупреждения эффекта экранировки магнитного поля радиальные проводники-2 предлагается выполнять из чередующихся слоёв по типу «сверхпроводник-проводник», как показано на рис. 4 (где чёрные пластины-сверхпроводник) с использованием в качестве обычного проводника медь (жёлтые пластины) или алюминий.

Рис. 4

На уровне постановки задачи - можно ли создать «полу» сверхпроводник, например многослойной комбинацией сверхпроводника и меди.

Реакция и выполнимость третьего закона Ньютона.

Отдельной задачей является нахождение механического равновесия предполагаемой электромеханической системы, конкретно об объекте, воспринимающем силу реакции от силы Ампера и выполнимости третьего закона Ньютона. Так как целью данной работы не ставилось опровержение классических законов механики и ньютоновской физики в целом, была выдвинута гипотеза о существовании данной реакции.

Данной гипотезой является реакция в самом токе, который по природе своей - это упорядоченный поток заряженных частиц. Вспомним, что сила Ампера [5] действующая на проводник-это векторная сумма сил Лоренца, действующая на единичный заряд. Реакция же от подъемной силы воспринимается носителями заряда в обмотке катушки-1. На принципиальном уровне это согласуется с аналогичной взаимной ориентацией тока, создающего магнитное поле, и возникающей подъемной силы.

Есть еще одна фантастическая гипотеза, для существование которой придётся предположить существование эфира, что никак не совпадает с представлениями о современной физике у признанной мировым научным сообществом теории относительности. Более подробно о нахождении реакции можно будет говорить после завершения создания опытного образца и первых испытаний перспективного электродинамического космоплана.

Вывод

Качественной оценка эксплуатационных параметров выполнена для устройства с катушкой шириной в три метра с тысячью витков плоской катушки индуктивности и тысячью радиальных проводников выполненных из меди при токах в обмотке и радиальных проводниках в один килоампер, а также индукции в ноль целых и пять сотых тесла подъемная сила составляет пятнадцать тонн, при токе в четыре килоампера и индуктивности в ноль целых и две десятых тесла соответственно двести сорок тонн. При выполнении всех проводников из меди собственный вес электрического оборудования составляет соответственно сорок и сто тонн. При выполнении проводящих элементов из сверхпроводников вес проводниковой системы снижается не менее чем в десять раз.

В заключение хотелось бы сказать, что подъемная сила, создаваемая космопланом зависит только от силы тока, количества витков и радиальных проводников и практически не зависит от внешней среды, будь то космический вакуум, подводное пространство или атмосфера, что может значительно расширить область применения космоплана. Как видно из выполненной количественной оценки параметров и характеристик, космоплан может нести на себе невероятную по мерам космонавтики полезную нагрузку, оставаясь при этом фактически невесомым, что в разы удешевляет произведение запуска.

Литература

1. Геккер И.С. Взаимодействие сильных электромагнитных полей с плазмой -- М. изд. Атомиздат 1978 312 с.

2. Дж. Уильямс Сверхпроводимость - М. и ее применение в технике. изд Мир 1973,296 с.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. - В 10-ти т. Т.II. Теория поля. - 4-е изд., испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1988.

4. Линтон Э. Сверхпроводимость. изд. Мир 1971, 282 с.

5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. - М.: Наука, 1977. - Т. III. Электричество.

6. Яблонский А.А., Никифорова В. М. Курс теоретической механики. 16-е изд. - М.: КноРус, 2011.

7. Газета Военно-промышленный курьер 2019.

Размещено на Allbest.ru