[go: up one dir, main page]

RU2580955C2 - Method of generating electrodynamic thrust - Google Patents

Method of generating electrodynamic thrust Download PDF

Info

Publication number
RU2580955C2
RU2580955C2 RU2014121756/07A RU2014121756A RU2580955C2 RU 2580955 C2 RU2580955 C2 RU 2580955C2 RU 2014121756/07 A RU2014121756/07 A RU 2014121756/07A RU 2014121756 A RU2014121756 A RU 2014121756A RU 2580955 C2 RU2580955 C2 RU 2580955C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vector
current
field
electrodynamic
induction
Prior art date
Application number
RU2014121756/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014121756A (en
Inventor
Богдан Николаевич Казьмин
Владимир Афанасьевич Колмыков
Иван Васильевич Трифанов
Дмитрий Ринатович Рыжов
Александр Валерьевич Сутягин
Александр Николаевич Антамошкин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ)
Priority to RU2014121756/07A priority Critical patent/RU2580955C2/en
Publication of RU2014121756A publication Critical patent/RU2014121756A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580955C2 publication Critical patent/RU2580955C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, electric power and electrodynamic plants and can be used for imparting movement to aerospace vehicles, as well as ground, water and underwater vehicles. Method consists in that electric arc in orthogonal field of arc of anode field of electron gun ionises working substance to form electronic beams, energy at full-wave rectifying circuit of which is converted to alternating current using conduction current, convection currents and bias currents. Alternating current is fed into inductor winding of ferromagnetic closed magnetic conductor and provides interaction of magnetic induction vector orthogonal vector of current flowing between electrodes surrounding outer and inner surface of magnetic conductor, as a result of which is generated an electrodynamic vector of force pulse, moving vehicle.
EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency and increasing traction force.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроэнергетическим и электродинамическим установкам, и может быть использовано для придания движения аэрокосмическим аппаратам, а также наземным, водным и подводным транспортным средствам.The invention relates to electrical engineering, in particular to electric power and electrodynamic installations, and can be used to give movement to aerospace vehicles, as well as land, water and underwater vehicles.

Наиболее близким по физической сущности является способ, реализованный в «Электродинамическом движителе» (патент RU 2453972, H02K 51/00), сущность которого заключается в том, что электрической дугой в ортогональном полю дуги анодном поле электронной пушки ионизируют рабочее вещество, образуя из него электронные пучки, которые по двухполупериодной схеме преобразуют в переменный ток в обмотках индуктора, создающий вектор индукции в ферромагнитном магнитопроводе и вектор тока в якоре, расположенном в зазоре магнитопровода индуктора и жестко соединенном с корпусом транспортного средства.The closest in physical essence is the method implemented in the "Electrodynamic propulsion" (patent RU 2453972, H02K 51/00), the essence of which is that the working substance is ionized by an electric arc in the orthogonal field of the arc of the electron gun, forming electronic matter from it beams, which according to the two-half-wave scheme are converted into alternating current in the windings of the inductor, which creates an induction vector in the ferromagnetic magnetic circuit and a current vector in the armature located in the gap of the magnetic circuit of the inductor and is rigidly connected the two- to the vehicle body.

Взаимодействие вектора индукции с вектором тока создает тяговое усилие [электродинамический вектор импульса силы F·t=mΔυ (Л.А. Сена. Единицы физических величин и их размерности, - М., Наука, 1977. с.119)], движущее транспортное средство в направлении этого вектора, вызывая каждым импульсом F·t соответствующее изменение скорости Δυ=F·t/m, где m - масса транспортного средства.The interaction of the induction vector with the current vector creates traction [electrodynamic vector of the force momentum F · t = mΔυ (L. A. Sena. Units of physical quantities and their dimensions, - M., Nauka, 1977. p.119)], moving vehicle in the direction of this vector, causing each pulse F · t the corresponding change in speed Δυ = F · t / m, where m is the mass of the vehicle.

Недостатком прототипа является то, что в тяговое усилие преобразуется только часть (порядка 1/3) энергии электронных пучков в виде тока электропроводимости (в тяговое усилие можно преобразовать конвекционные токи и токи смещения электронных пучков).The disadvantage of the prototype is that only part (about 1/3) of the energy of the electron beams is converted into traction by the current of electrical conductivity (convection and bias currents of the electron beams can be converted into traction).

Согласно теории электромагнитного поля (К. Шимони. Теоретическая электротехника. - М.: Мир, 1964, с. 42…50) электромагнитные процессы электронного пучка можно описать с помощью уравнений Максвелла - Лоренца:According to the theory of the electromagnetic field (K. Shimoni. Theoretical Electrical Engineering. - M.: Mir, 1964, p. 42 ... 50), the electromagnetic processes of an electron beam can be described using the Maxwell-Lorentz equations:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Н - вектор напряженности магнитного поля;where H is the magnetic field vector;

JПР=Eγ - вектор плотности тока проводимости,J PR = Eγ is the conductivity current density vector,

Е - вектор напряженности электрического поля,E is a vector of electric field strength,

γ - удельная электропроводимость электрической цепи;γ is the electrical conductivity of the electric circuit;

JK=ρυ - вектор плотности конвекционного тока,J K = ρυ - convection current density vector,

ρ - объемная плотность зарядов в электронном пучке,ρ is the bulk density of charges in the electron beam,

υ - вектор скорости зарядов в электронном пучке;υ is the velocity vector of charges in the electron beam;

J C M = ε E / t = ω ρ ε E

Figure 00000002
- вектор плотности токов смещения, J C M = ε E / t = ω ρ ε E
Figure 00000002
is the vector of the density of bias currents,

µ - магнитная и ε - диэлектрическая проницаемость среды электронного пучка, ωρ - рабочая циклическая частота.µ is the magnetic and ε is the dielectric constant of the electron beam medium, ω ρ is the working cyclic frequency.

Кроме того, воздушный зазор в магнитопроводе индуктора создает большие потери энергии электромагнитного поля, что снижает значение создаваемого тягового усилия и КПД.In addition, the air gap in the magnetic circuit of the inductor creates large energy losses of the electromagnetic field, which reduces the value of the generated traction and efficiency.

Задачей изобретения является повышение КПД и увеличение тягового усилия за счет использования конвекционных токов и токов смещения электронных пучков, а также за счет устранения зазора в магнитопроводе индуктора.The objective of the invention is to increase efficiency and increase traction due to the use of convection currents and bias currents of electron beams, as well as by eliminating the gap in the magnetic circuit of the inductor.

Поставленная задача решается тем, что электрической дугой в ортогональном полю дуги анодном поле электронной пушки ионизируют рабочее вещество, образуя из него электронные пучки, которые по двухполупериодной схеме преобразуют в переменный ток проводимости, направляемый в обмотку индуктора, в ферромагнитном магнитопроводе которого возбуждается переменное магнитное поле с соответствующим вектором индукции, создающим вектор тока, взаимодействие которых создает электродинамический вектор импульса силы, движущий транспортное средство, согласно изобретению дополнительно превращают в переменный ток с помощью индукционного преобразования -конвекционные токи и емкостного преобразования - токи смещения, выделяемые из электронных пучков и обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода с ортогональным ему вектором тока, протекающего между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода.The problem is solved in that the working substance is ionized by an electric arc in the orthogonal field of the arc of the anode field of the electron gun, forming electron beams from it, which are converted into an alternating conduction current through a half-wave circuit and sent to the inductor winding, in the ferromagnetic magnetic circuit of which an alternating magnetic field is excited with the corresponding induction vector, creating a current vector, the interaction of which creates the electrodynamic vector of the force impulse moving the vehicle , according to the invention, it is additionally converted into alternating current by induction conversion — convection currents and capacitive conversion — bias currents extracted from electron beams and ensure the interaction of the magnetic induction vector of the closed magnetic circuit with the current vector orthogonal to it, flowing between the electrodes covering the external and internal surfaces of the closed magnetic circuit.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, с помощью которого может быть реализован заявляемый способ создания электродинамической тяги.The drawing shows a functional diagram of a device by which the inventive method for creating electrodynamic traction can be implemented.

Данное устройство содержит: электродуговой плазмотрон 1, заполненный рабочим веществом (разряженным газом) с анодом AЭД и катодом КЭД электрической дуги; электронные пушки 2 с аксиальными выходными анодами АВ, на которые подают противофазные напряжения Ua циклической рабочей частоты ωp; индукционные преобразователи 4, выполненные на ферромагнитном тороидальном магнитопроводе, охватывающем электронный пучок 3; рабочие электроды 5 с рабочей полостью (РП) 6, выполненные из материала проводника первого рода, поэтому на поверхности рабочей полости 6 образуется двойной электрический слой; металлические обкладки 7, изолированные диэлектриком 8 от рабочих электродов 5, образующие конденсаторы C5-7, соединенные последовательно с электрической емкостью двойного электрического слоя рабочих полостей 6; электроды торможения 9; индуктивные обмотки L1, L2, L3, La первичной цепи силового трансформатора - преобразователя (СТП), выполненного на электропроводящем ферромагнитном замкнутом (без зазора) магнитопроводе (МП) 11, жестко соединенном с корпусом «К» транспортного средства, причем СТП выполнен симметричным относительно средней точки 10, соединенной с катодом КЭД плазмотрона 1 и корпусом устройства; конденсаторы Ср1, Ср2, создающие резонанс с соответствующими обмотками индуктивностей L1, L2; вторичную цепь 12 и токовую обмотку 16 силового трансформатора - преобразователя СТП; сеть 13 потребителей электроэнергии (бортовую сеть мобильного аппарата) с циклической рабочей частотой ωр, имеющую регулируемый преобразователь напряжения (РПН) электрической дуги (ЭД); металлические электроды - обкладки 14 и 15, расположенные на внутренней и наружной сторонах замкнутого МП 11; и фазоинвертор тока 17, имеющий режимы работы: «вперед», «реверс», «нейтраль».This device contains: an electric arc plasmatron 1 filled with a working substance (discharged gas) with an anode A ED and a cathode K ED electric arc; electron guns 2 with axial output anodes A B , to which antiphase voltages U a of cyclic operating frequency ω p are supplied; induction converters 4, made on a ferromagnetic toroidal magnetic circuit, covering the electron beam 3; working electrodes 5 with a working cavity (RP) 6 made of a material of the first kind of conductor, therefore, a double electric layer is formed on the surface of the working cavity 6; metal plates 7, insulated by a dielectric 8 from the working electrodes 5, forming capacitors C 5-7 , connected in series with the electric capacity of the double electric layer of the working cavities 6; braking electrodes 9; inductive windings L 1 , L 2 , L 3 , L a of the primary circuit of a power transformer - converter (STP) made on a conductive ferromagnetic closed (without gap) magnetic circuit (MP) 11, rigidly connected to the vehicle body "K", and STP made symmetrical with respect to the midpoint 10 connected to the cathode K of the ED of the plasma torch 1 and the device body; capacitors C p1 , C p2 , creating a resonance with the corresponding windings of inductors L 1 , L 2 ; the secondary circuit 12 and the current winding 16 of the power transformer - converter STP; a network of 13 consumers of electricity (on-board network of a mobile device) with a cyclic operating frequency ω r having an adjustable voltage converter (on-load tap-changer) of an electric arc (ED); metal electrodes - plates 14 and 15 located on the inner and outer sides of the closed MP 11; and a bass reflex current 17 having operating modes: “forward”, “reverse”, “neutral”.

Работает данное устройство следующим образом. С помощью электрической дуги ионизируют рабочее вещество (разряженный газ) между анодом AЭД и катодом КЭД плазмотрона 1 в ортогонально направленном полю дуги анодном поле AВ электронной пушки 2.This device works as follows. With the electric arc ionizes the working substance (discharged gas) between the anode A and the cathode K ED ED plasma torch 1 in the orthogonal direction to the field field of the arc anode A 2 in the electron gun.

Каждый ионизированный атом рабочего вещества дает два противоположно заряженных иона, электрон с зарядом «-е» и катион с зарядом «+е», которые движутся в противоположные стороны, катион - к катоду КЭД, электрон - к аноду АЭД. Под действием поля аксиального выходного анода АВ электронной пушки 2, создающего напряженность поля в 10-15 раз большую, чем напряженность поля электрической дуги, электроны выходят из области дуги между АЭД и КЭД и устремляются к выходному аноду АВ, проходя через аксиальное отверстие выходного анода, получая потенциал Ua анода АB и соответствующую скорость:Each ionized atom of the working substance gives two oppositely charged ions, an electron with a charge “-e” and a cation with a charge “+ e”, which move in opposite directions, the cation - to the cathode K ED , the electron - to the anode A ED . Under the influence of the axial field output AV anode of the electron gun 2, creating the field strength is 10-15 times greater than the field strength of the electric arc, electrons emerge from the arc region between A and K ED ED and move to the outlet in the anode A, passing through the axial the hole of the output anode, getting the potential U a of the anode A B and the corresponding speed:

ϑ e П = ( 2 e U a / m e ) 1 / 2

Figure 00000003
, ϑ e P = ( 2 e U a / m e ) one / 2
Figure 00000003
,

где me - масса электрона.where m e is the mass of the electron.

Электроны объединяются в электронный пучок 3, модулированный рабочей частотой ωp. В это время катионы ионизированного рабочего вещества, обладающие массой на 4-5 порядков больше, чем электроны, практически не изменяя своей траектории движения, приходят на катод КЭД, заряжая его положительно.Electrons are combined into an electron beam 3, modulated by the operating frequency ω p . At this time, the cations of the ionized working substance, which have a mass of 4-5 orders of magnitude more than the electrons, practically without changing their trajectory of movement, come to the cathode K ED , charging it positively.

При прохождении электронного пучка 3 через индукционный преобразователь 4 конвекционный ток электронного пучка преобразуется в индукцию в магнитопроводе 11 и электрическую мощность, которые можно определить из зависимостей: S И = I K 2 ω p L И ; B М П 1 = μ М П I К W 1 exp ( j ω р t ) / l 1

Figure 00000004
.When the electron beam 3 passes through the induction transducer 4, the convection current of the electron beam is converted into induction in the magnetic circuit 11 and electric power, which can be determined from the dependences: S AND = I K 2 ω p L AND ; B M P one = μ M P I TO W one exp ( j ω R t ) / l one
Figure 00000004
.

где LИ - эквивалентная индуктивность преобразователя 4, соединенного с индуктивной обмоткой L1 через конденсатор Cр1;where L AND is the equivalent inductance of the converter 4 connected to the inductive winding L 1 through the capacitor C p1 ;

IK - конвекционный ток, который равен I K = J K π r П 2

Figure 00000005
;I K - convection current, which is equal to I K = J K π r P 2
Figure 00000005
;

JK - плотность конвекционного тока;J K is the convection current density;

rП - радиус электронного пучка;r P is the radius of the electron beam;

µМП - магнитная проницаемость МП 11;µ MP — magnetic permeability of MP 11;

W1 и l1, - число витков и длина магнитного контура индуктивной обмотки L1;W 1 and l 1 , is the number of turns and the length of the magnetic circuit of the inductive winding L 1 ;

КИ - коэффициент преобразования конвекционного тока IK в индукционном преобразователе 4.K And - the conversion coefficient of convection current I K in the induction converter 4.

Эта мощность через обмотку L1, настроенную с конденсатором Сp1 в резонанс на рабочую частоту ωр, преобразуется в индукцию ВМП1 и передается силовым трансформатором - преобразователем, выполненным на МП 11, в токовую обмотку 16, во вторичную обмотку 12 и в бортовую сеть 13.This power through the winding L 1 , tuned with a capacitor C p1 to resonance at the operating frequency ω r , is converted into induction B MP1 and transmitted by a power transformer - a converter made on MP 11 to the current winding 16, to the secondary winding 12 and to the on-board network 13.

Чем больше отбирается мощности из электронного пучка, тем сильнее тормозятся электроны, снижая свою скорость, пучок расширяется, уменьшается плотность заряда в пучке и его энергия. Для увеличения плотности заряда в пучке 3 его сжимают в рабочей полости 6 за счет сходящейся конусности по ходу пучка и электрического поля двойного электрического слоя на поверхности РП 6. Отношение диаметра входного отверстия рабочей полости 6 к выходному диаметру характеризует коэффициент сжатия пучка (dвх/dвыхсж), который определяет во сколько раз увеличивается плотность заряда в пучке и сила конвекционного тока. Энергия и мощность, соответственно, растут пропорционально квадрату коэффициента сжатия ( К с ж 2

Figure 00000006
), так как они пропорциональны квадратам плотности заряда, конвекционного тока, плотности конвекционного тока ( ρ 2 , I К 2 , J К 2 , )
Figure 00000007
.The more power is taken from the electron beam, the more electrons are decelerated, reducing their speed, the beam expands, and the charge density in the beam and its energy decrease. To increase the charge density in the beam 3 it is compressed in the working cavity 6 due to the converging taper along the beam and the electric field of the double electric layer on the surface of the RP 6. The ratio of the diameter of the inlet of the working cavity 6 to the output diameter characterizes the compression ratio of the beam (d I / d out = K sr ), which determines how many times the charge density in the beam and the strength of convection current increase. Energy and power, respectively, increase in proportion to the square of the compression ratio ( TO from well 2
Figure 00000006
), since they are proportional to the squares of the charge density, convection current, convection current density ( ρ 2 , I TO 2 , J TO 2 , )
Figure 00000007
.

Затем полем двойного электрического слоя в цилиндрической части РП 6 удерживают электронный пучок 3 в сжатом состоянии, сохраняя его потенциальную энергию и мощность, при торможении пучка 3 тормозящим полем электрода торможения 9. На электроды торможения 9 подают напряжение с части обмотки L2, на анод AВ - со всей обмотки La, поэтому напряжение на электроде 9 меньше, чем Ua, так как Ua=ULa, a ULa и UL2 в первом приближении одинаковы. В электрод торможения 9 входят передние электроны пучка, образуя ток проводимости электромагнитной цепи индуктивной обмотки L2, вдавливаемые задними электронами пучка 3, имеющими большую скорость, создаваемую выходным анодом АВ электронной пушки 2.Then the field of the double electric layer in the cylindrical part of RP 6 holds the electron beam 3 in a compressed state, preserving its potential energy and power, when the beam 3 is braked by the braking field of the braking electrode 9. The braking electrodes 9 are supplied with voltage from part of the winding L 2 , to the anode A B - from the entire winding L a , therefore, the voltage at the electrode 9 is less than U a , since U a = U La , a U La and U L2 are the same as a first approximation. The front electrons of the beam enter the braking electrode 9, forming the conduction current of the electromagnetic circuit of the inductive winding L 2 , pressed by the rear electrons of the beam 3, having a high speed created by the output anode A B of the electron gun 2.

За счет торможения электронного пучка 3 у него отбирается кинетическая энергия W k = m e ( ϑ е П ϑ е Т ) 2 / 2

Figure 00000008
, которая превращается в напряжение на электроде торможения 9 U T = m e ( ϑ е П ϑ е Т ) 2 e j ω p t / 2 e
Figure 00000009
Due to the deceleration of the electron beam 3, kinetic energy is taken from it W k = m e ( ϑ e P - ϑ e T ) 2 / 2
Figure 00000008
, which turns into a voltage on the braking electrode 9 U T = m e ( ϑ e P - ϑ e T ) 2 e j ω p t / 2 e
Figure 00000009

и в соответствующую мощность S L 2 = U T I П Р = U Т 2 Y П Р

Figure 00000010
, отбираемую из электронного пучка в виде тока проводимости в первичной электрической цепи индуктивной обмотки L2, создающего в МП 11 индукцию B МП2 = μ МП I ПР W 2 exp ( ρ t ) /l 2
Figure 00000011
, и мощность Sl2, трансформируемую в обмотку 16 и сеть потребителей электроэнергии 13.and in appropriate power S L 2 = U T I P R = U T 2 Y P R
Figure 00000010
selected from the electron beam in the form of a conduction current in the primary electric circuit of the inductive winding L 2 , which creates induction in MP 11 B MP2 = μ MP I ETC W 2 exp ( ρ t ) / l 2
Figure 00000011
, and power S l2 , transformed into a winding 16 and a network of consumers of electricity 13.

Здесь: ϑ е Т

Figure 00000012
- скорость электронов, входящих в электрод торможения 9, создающих силу тока проводимости I П Р = U Т Y П Р
Figure 00000013
, в электрической цепи, обладающей электропроводимостью Y П Р = ( g 2 + ( b L b C ) 2 ) 1 / 2
Figure 00000014
,Here: ϑ e T
Figure 00000012
- the speed of the electrons entering the braking electrode 9, creating the strength of the conduction current I P R = U T Y P R
Figure 00000013
in an electrical circuit having electrical conductivity Y P R = ( g 2 + ( b L - b C ) 2 ) one / 2
Figure 00000014
,

где g - активная электропроводимость цепи обмотки индуктивности L2;where g is the active conductivity of the inductance circuit L 2 ;

W2 и l2 - число витков и длина магнитного контура обмотки индуктивности L2;W 2 and l 2 - the number of turns and the length of the magnetic circuit of the inductance winding L 2 ;

bL=1/ωpL2 - индуктивная проводимость;b L = 1 / ω p L 2 - inductive conductivity;

bCpCp2 - емкостная проводимость электрической цепи индуктивной обмотки L2 совместно с конденсатором СP2, настроенных в резонанс на рабочей частоте ωр.b C = ω p C p2 is the capacitive conductivity of the electric circuit of the inductive winding L 2 together with the capacitor C P2 tuned to resonance at the operating frequency ω r .

Регулированием напряжения на обмотке индуктивности L2 можно устанавливать степень торможения электронного пучка 3 и количество отбираемой из него энергии (мощности), создаваемой индукции ВМП2 и передаваемой электроэнергии в бортовую сеть 13.By adjusting the voltage across the inductance winding L 2, it is possible to set the degree of braking of the electron beam 3 and the amount of energy (power) taken from it, generated by induction V MP2 and transmitted electricity to the on-board network 13.

Рабочие электроды 5 и металлические обкладки 7, изолированные между собой диэлектриком 8, являются конденсаторами C5-7, получающими заряд сжимаемых пучков 3 через емкость «двойного электрического слоя», т.к. C5-7 соединен последовательно с электрической емкостью «двойного электрического слоя» на поверхности рабочей полости 6. При последовательном соединении электрических емкостей их заряды одинаковы. Поэтому напряжение U5-7 на конденсаторе C5-7 будет в CДЭС/C5-6 раз больше напряжения «двойного электрического слоя» в рабочей полости 6, что составляет 3-4 порядка.The working electrodes 5 and the metal plates 7, insulated with each other by the dielectric 8, are capacitors C 5-7 , receiving a charge of compressible beams 3 through the capacity of the "double electric layer", because C 5-7 is connected in series with the electric capacitance of the "double electric layer" on the surface of the working cavity 6. When the electric capacitances are connected in series, their charges are the same. Therefore, the voltage U 5-7 on the capacitor C 5-7 will be in C DES / C 5-6 times higher than the voltage of the "double electric layer" in the working cavity 6, which is 3-4 orders of magnitude.

U5-7=qДЭС/C5-7=UДЭС·CДЭС/C5-7.U 5-7 = q DES / C 5-7 = U DES · C DES / C 5-7 .

Это напряжение подают на обмотку индуктивности L3 силового трансформатора-преобразователя, выполненного на МП 11, работающую совместно с конденсатором C5-7 в режиме резонанса напряжений, ωpL3=(ωрC5-7)-1.This voltage is applied to the inductance winding L 3 of the power transformer-converter made on MP 11, working in conjunction with the capacitor C 5-7 in the mode of voltage resonance, ω p L 3 = (ω p C 5-7 ) -1 .

Мощность, передаваемая через этот конденсатор в электрическую цепь L3 силового трансформатора-преобразователя, преобразуется в индукцию ВМП3 в МП 11 и трансформируется в бортовую сеть 13.The power transmitted through this capacitor to the electric circuit L 3 of the power transformer-converter is converted into induction V MP3 in MP 11 and is transformed into an on-board network 13.

S L 3 = U 5 7 2 ω P C 5 7 = U 5 7 2 / ω P L 3

Figure 00000015
; B М П 3 = μ М П I С М W 3 exp ( j ω ρ t ) / l 3
Figure 00000016
; S L 3 = U 5 - 7 2 ω P C 5 - 7 = U 5 - 7 2 / ω P L 3
Figure 00000015
; B M P 3 = μ M P I FROM M W 3 exp ( j ω ρ t ) / l 3
Figure 00000016
;

I С М = U 5 7 ω p C 5 7

Figure 00000017
- сила тока смещения; I FROM M = U 5 - 7 ω p C 5 - 7
Figure 00000017
- bias current strength;

W3 и l3 - число витков и длина магнитного контура индуктивности L3.W 3 and l 3 - the number of turns and the length of the magnetic circuit of the inductance L 3 .

При смене полярности полуволны напряжения Ua, на выходном аноде АB электронной пушки 2, под действием положительной полуволны напряжения, образуется электронный пучок, из которого получают электрическую мощность и создают индукцию ВМП1МП2+BМП3МП123 и электродинамическую тягу в другом плече симметричной электрической цепи СТП, выполненного на МП 11.When changing the polarity of the half-wave voltage U a , at the output anode A B of the electron gun 2, under the action of the positive half-wave voltage, an electron beam is formed from which electric power is generated and induction V MP1 + V MP2 + B MP3 = V MP123 and electrodynamic traction in the other shoulder of the symmetrical electrical circuit STP, made on MP 11.

Происходит двухполупериодное преобразование конвекционного тока, тока смещения, тока проводимости в индукцию, электродинамическую тягу и электрическую мощность рабочей частоты бортовой сети 13.There is a two-half-time conversion of convection current, bias current, conduction current into induction, electrodynamic traction and electric power of the operating frequency of the on-board network 13.

Совершив работу в электрической цепи СТП, электроны приходят на катод электрической дуги КЭД, где рекомбинируют катионы в атомы и молекулы рабочей среды, вновь подвергаемой ионизации электрической дугой, для очередного цикла создания индукции BМП123, электродинамической тяги, получения электроэнергии и ее трансформации в бортовую сеть 13.After completing work in the STP electric circuit, the electrons arrive at the cathode of the electric arc K ED , where they recombine cations into atoms and molecules of the working medium, again subjected to ionization by the electric arc, for the next cycle of induction B MP123 , electrodynamic traction, generation of electricity and its transformation into airborne network 13.

Вектор индукции ВМП123 в токовой обмотке 16 наводит ЭДС индукции, под действием которой между электродами-обкладками 14 и 15 идет электрический ток I14-15 в МП 11, ортогональный вектору индукции ВМП123.The induction vector B MP123 in the current winding 16 induces an induction emf, under the influence of which an electric current I 14-15 flows to the MP 11 between the electrode electrodes 14 and 15, orthogonal to the induction vector B MP123 .

Взаимодействие ортогональных векторов ВМП123 и тока I14-15 в МП 11 создает электродинамический вектор импульса силы F t = [ B М П 123 × I 14 15 ] = B М П 123 2 V h ω р γ exp ( j 2 ω р t ) = m Т υ Т

Figure 00000018
, движущий транспортное средство с соответствующим приращением скорости ΔυT=F·t/mT,The interaction of the orthogonal vectors V MP123 and current I 14-15 in MP 11 creates an electrodynamic vector of the force pulse F t = [ B M P 123 × I fourteen - fifteen ] = B M P 123 2 V h ω R γ exp ( j 2 ω R t ) = m T υ T
Figure 00000018
driving a vehicle with a corresponding increment of speed Δυ T = F · t / m T ,

где V- объем магнитопровода 11, V=s l,where V is the volume of the magnetic circuit 11, V = s l,

s - площадь сечения МП 11,s is the cross-sectional area of MP 11,

l - длина МП;l is the length of the MP;

h - расстояние между электродами-обкладками 14 и 15;h is the distance between the electrode electrodes 14 and 15;

γ - удельная электропроводимость МП 11;γ is the electrical conductivity of MP 11;

mT - масса транспортного средства [см. Л.А. Сена: Единицы физических величин и их размерности. - М.: Наука. 1977, с.119].m T is the mass of the vehicle [see L.A. Sen: Units of physical quantities and their dimensions. - M .: Science. 1977, p.119].

При установке фазоинвертора тока 17 в режим работы «вперед» создается импульс силы Ft, движущей объект вперед головной частью. При установке в фазоинверторе 17 режима «реверс» вектор тока I14-15 в МП 11 изменяет направление на противоположное I15-14 и соответственно изменяет направление на противоположное электродинамический вектор импульса силы Ft, а двигающееся вперед транспортное средство будет снижать скорость до нуля и начнет перемещаться назад. При режиме фазоинвертера 17 «нейтраль» вектор тока в МП 11 между электродами-обкладками 14, 15 и, соответственно, вектор Ft будут равны нулю. Вся электроэнергия, получаемая из электронного пучка 3, трансформируется в бортовую сеть 13 и может использоваться для электропитания других систем мобильного аппарата.When installing the phase inverter current 17 in the "forward" mode, an impulse of force F t is created , moving the object forward by the head part. When the reverse mode is set in the phase inverter 17, the current vector I 14-15 in MP 11 changes the direction to the opposite I 15-14 and accordingly changes the direction to the opposite electrodynamic vector of the force pulse F t , and the vehicle moving forward will reduce the speed to zero and will start moving backward. When the phase inverter 17 is “neutral”, the current vector in the MP 11 between the electrode electrodes 14, 15 and, accordingly, the vector F t will be equal to zero. All the electricity received from the electron beam 3 is transformed into the on-board network 13 and can be used to power other systems of the mobile device.

Таким образом, по предлагаемому способу создания электродинамической тяги осуществляют двухполупериодное преобразование энергии электронного пучка 3 в индукцию в МП 11, в импульс силы (количество движения) и электрическую мощность конвекционных токов, токов смещения, токов проводимости, трансформируемую на рабочей частоте ωр в бортовую сеть 13.Thus, according to the proposed method for creating electrodynamic traction, the two-half-wave energy of the electron beam 3 is converted into induction in MP 11, into a force pulse (momentum) and electric power of convection currents, bias currents, conduction currents, transformed at the operating frequency ω r into the on-board network 13.

Применение индукционного и емкостного преобразования совместно с преобразованием энергии электронного пучка 3 в токи проводимости существенно повышает коэффициент использования энергии (мощности) электронного пучка 3, увеличивая количество создаваемой мощности получаемой электроэнергии. Кроме того, замкнутый магнитопровод устраняет потери, присущие прототипу, поэтому возрастает КПД предлагаемого способа, увеличивается тяговое усилие.The use of induction and capacitive conversion together with the conversion of the energy of the electron beam 3 into conduction currents significantly increases the utilization of energy (power) of the electron beam 3, increasing the amount of generated power of the generated electricity. In addition, a closed magnetic circuit eliminates the losses inherent in the prototype, therefore, the efficiency of the proposed method increases, the traction increases.

Claims (1)

Способ создания электродинамической тяги, заключающийся в том, что электрической дугой в ортогональном полю дуги анодном поле электронной пушки ионизируют рабочее вещество, образуя из него электронные пучки, которые по двухполупериодной схеме преобразуют в переменный ток проводимости, направляемый в обмотку индуктора, в ферромагнитном магнитопроводе которого возбуждается переменное магнитное поле с соответствующим вектором индукции, создающим вектор тока, взаимодействие которых создает электродинамический вектор импульса силы, движущий транспортное средство, отличающийся тем, что дополнительно превращают в переменный ток с помощью магнитоиндукционного преобразования конвекционные токи и преобразования на электрической емкости токов смещения, выделяемых из электронных пучков, и обеспечивают взаимодействие вектора магнитной индукции замкнутого магнитопровода с ортогональным ему вектором тока, протекающего между электродами, охватывающими внешнюю и внутреннюю поверхности замкнутого магнитопровода. A method of creating electrodynamic traction, which consists in the fact that the working substance is ionized by an electric arc in the orthogonal field of the arc of the anode field of the electron gun, forming electron beams from it, which are converted into an alternating conductivity current into the inductor winding in a half-wave circuit, in which the ferromagnetic magnetic circuit is excited alternating magnetic field with the corresponding induction vector, creating a current vector, the interaction of which creates the electrodynamic vector of the force pulse, a burning vehicle, characterized in that convection currents and conversions on the electric capacitance of the bias currents emitted from the electron beams are additionally converted to alternating current by means of magneto-induction conversion, and ensure the interaction of the magnetic induction vector of the closed magnetic circuit with the current vector flowing between the electrodes orthogonal to it, covering the external and internal surfaces of a closed magnetic circuit.
RU2014121756/07A 2014-05-28 2014-05-28 Method of generating electrodynamic thrust RU2580955C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121756/07A RU2580955C2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Method of generating electrodynamic thrust

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014121756/07A RU2580955C2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Method of generating electrodynamic thrust

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014121756A RU2014121756A (en) 2015-12-10
RU2580955C2 true RU2580955C2 (en) 2016-04-10

Family

ID=54843105

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014121756/07A RU2580955C2 (en) 2014-05-28 2014-05-28 Method of generating electrodynamic thrust

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580955C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013229C1 (en) * 1991-02-25 1994-05-30 Военно-морская академия им.адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова Electrodynamic propulsive device
RU2141153C1 (en) * 1998-05-22 1999-11-10 Вакулич Виктор Николаевич Electrodynamic induction mover
RU98105324A (en) * 1998-03-23 2000-01-10 Б.Н. Казьмин ELECTROMAGNETIC MOTOR
JP2003244933A (en) * 2002-02-19 2003-08-29 Hiromoto Kato Propulsive force generating device using characteristic of electromagnetic force and soft magnetic body
RU2270513C1 (en) * 2004-08-16 2006-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) Electrodynamic propulsion unit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2013229C1 (en) * 1991-02-25 1994-05-30 Военно-морская академия им.адмирала флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова Electrodynamic propulsive device
RU98105324A (en) * 1998-03-23 2000-01-10 Б.Н. Казьмин ELECTROMAGNETIC MOTOR
RU2141153C1 (en) * 1998-05-22 1999-11-10 Вакулич Виктор Николаевич Electrodynamic induction mover
JP2003244933A (en) * 2002-02-19 2003-08-29 Hiromoto Kato Propulsive force generating device using characteristic of electromagnetic force and soft magnetic body
RU2270513C1 (en) * 2004-08-16 2006-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) Electrodynamic propulsion unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014121756A (en) 2015-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9712031B2 (en) Electromagnetic propulsion system
CN103222345B (en) accelerator for charged particles
Stygar et al. Impedance-matched Marx generators
JP7112083B2 (en) Cyclotron and cyclotron acceleration method
CN100369529C (en) ion accelerator system
DE102012021514A1 (en) Method for converting kinetic energy of working medium e.g. fluid into electric energy, involves generating electric current by operating disc-shaped inductors and by accelerating and activating working medium
RU2580955C2 (en) Method of generating electrodynamic thrust
RU2578207C2 (en) Method of producing electricity
Takeno et al. Basic experimental simulation of a traveling wave direct energy converter for a D–3He fusion reactor
Krasik et al. Energetic electron and ion beam generation in plasma opening switches
RU2459395C1 (en) Linear induction accelerator
Singh et al. Enhancement of overall efficiency of large-orbit gyrotrons
CN114938155B (en) A method for generating thrust using electric field traveling waves
Kim et al. Design and implementation of the plasma reactor for pulsed power system
Ryzhov et al. The model of plasma-electronic technology of producing electricity from electron beams
Aanesland et al. Development and test of the negative and positive ion thruster PEGASES
RU2321099C2 (en) Microwave oscillator
Liu et al. Development of compact explosively driven ferromagnetic seed source for helical magnetic flux compression generator
RU2287085C1 (en) Method of and device for creation of force
Novac et al. Magnetically self-insulated transformers
Motomura et al. Development of electrodeless electric propulsion systems using high-density helicon plasmas: The HEAT project
RU2551371C1 (en) Uhf quanta generation method
Zhu Electromagnetic Wave Generated by Inductor and Its Application in Space Propulsion
Takayanagi et al. Studies on Capacitor Coupled Power Extraction from an MHD generator
Katsura et al. Studies on the Axial Position of the Decelerator in Traveling Wave Direct Energy Converter

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170529