электромагнитный двигатель (варианты)

изобретение относится к области электротехники, а имеriно к области электрических ракетных двигателей.

известно что, реактивные двигатели, используемые в космических кораблях, в

» сверхскоростных самолетах и во всех видах ракетных установок преобразуют внутреннюю энергию топлива непосредственно в тяговую силу всей системы без помощи какой-либо промежуточной установки. в этом смысле реактивные двигатели сочетают в себе как двигатель, так и трансмиссионную установку. в реактивном двигателе, под воздействием выходящего из его сопла рабочего тела-газового потока, формируется тяговая сила. а кинетическая энергия потока создается в результате преобразования различных видов энергии (химической, электрической, ядерной и

дP-).

в электрических реактивных двигателях, являющихся одним из видов реактивных двигателей, рабочее тело преобразуется в реактивный поток с помощью электрической энергии. в электромагнитных ракетных двигателях, являющихся одним из подвидов электрических реактивных двигателей, скорость реактивного потока может достигать весьма больших значений (сотни км/сек). наиболее перспективным из известных в ¹ этой области является электромагнитный ракетный двигатель VASIMR, созданный в сша. в этом двигателе рабочим телом является водород. двигатель по своей структуре состоит из трех связанных друг с другом камер (корпусов), и в том же количестве электромагнитов, установленных в камерах. водород, являющийся рабочим телом, нагревается в камерах двигателя до превращения в плазму с помощью радиочастотных электромагнитных полей, создаваемых электромагнитами в камерах двигателя. как известно, плазма в основном состоит из заряженных частиц и электромагнитным полем можно воздействовать на эти частицы. итак, рабочее тело, находящееся в состоянии плазмы разгоняется до больших скоростей с помощью воздействующего на него электромагнитного поля. таким способом, частицы плазмы приобретая большие скорости вытекают из сопла двигателя и создают реактивную тяговую силу. наряду с многочисленными преимуществами по сравнению с ракетными двигателями,

работающими на химическом топливе, электромагнитный ракетный двигатель имеет ряд недостатков. так как этот двигатель может быть включен только после выхода космического корабля на орбиту, то в наземных условиях или в какой-либо другой атмосферной среде работа этого двигателя невозможна. кроме этого, превращение рабочего тела в плазму и его дальнейшее подогревание до высоких температур потребляет большое количество электроэнергии. поэтому на корабле дополнительно устанавливается опасный для жизни экипажа ядерный генератор. и, наконец,, работа вышеупомянутого двигателя прямо зависит от запаса рабочего тела. двигатель останавливается, когда заканчивается запас рабочего тела, несмотря на то, что он все еще подключен к источнику энергии.

задачей предлагаемого изобретения является повышение к.п.д. двигателя, уменьшение расхода энергии, устранение зависимости периода работы двигателя от запаса рабочего тела, расширение области применения двигателя путем устранения недостатков, вытекающих из принципа и, наряду с этим, создание более выгодного экономического условия производства двигателя путем использования в его изготовлении более дешевых металлов и материалов.

новый электромагнитный двигатель состоит из системы электромагнитов, установленных внутри замкнутого корпуса. в этом двигателе тяговая движущая сила формируется под воздействием ударов, являющихся следствием возникающих между электромагнитами двигателя сил притяжения и отталкивания.

передающиеся к корпусу ' двигателя многочисленные удары создают результирующую движущую силу. за счет использования движущегося электромагнита, как рабочего тела вместо газа в новом электромагнитном двигателе, а также создания электромагнитом реактивной тяговой силы по причине его постоянного нахождения внутри двигателя, отпадает необходимость создания запаса рабочего тела и, тем самым, продолжительность работы двигателя не зависит от запаса рабочего тела. кроме этого, при использовании электромагнита как рабочего тела нет необходимости в потреблении дополнительной электроэнергии для превращения в плазму, как это делается в случае с газом. как известно, в большинстве используемых в технике электромагнитов наличие большого количества обмоток и ферромагнитного сердечника, усиливающего магнитное поле в сотни раз, позволяет потреблять малое количество электроэнергии для получения достаточно сильных магнитных полей. наличие полностью закрытой

системы и не использование окружающей среды в процессе работы двигателя создает благоприятное условие для использования электромагнитного двигателя во всех природных условиях. таким образом, корабли и другие транспортные средства, использующие этот вид двигателя могут двигаться во всех средах; в воде, на суше, в воздухе, в космическом вакууме. наряду со всеми этими преимуществами электромагнитный двигатель имеет простую конструкцию и изготавливается из дешевых металлов и материалов, имеющих низкую себестоимость. преобразование потребляемой электроэнергии в . тяговую двигательную силу с высокой эффективностью, малый объем и закрытая конструкция, а также использование при изготовлении дешевых материалов приводит к расширению производства и применения нового электромагнитного двигателя по сравнению с другими видами электрических реактивных двигателей. приобретающий универсальную конструкцию и характеристики электромагнитный двигатель может быть применен во всех транспортных средствах и в других видах наземных установок. по причине имеющегося различия в конструктивных элементах электромагнитный двигатель представлен в двух вариантах. но принцип работы в обоих вариантах двигателя является одинаковым.

на фиг.l- изображена принципиальная схема первого варианта электромагнитного двигателя. здесь основными элементами двигателя являются неподвижный электромагнит 1, движущийся электромагнит 2, шатун 3, коленчатый вал 4, подшипники 5, и корпус 6 двигателя. неподвижный электромагнит 1 жестко закреплен к корпусу 6 двигателя, а движущийся электромагнит 2 с помощью шатуна 3 присоединен к коленчатому валу 4 с возможностью скольжения по внутренним поверхностям корпуса 6 а коленчатый вал 4 присоединен к боковым стенкам корпуса 6 посредством подшипников 5. в нерабочем положении неподвижный электромагнит 1 и движущийся электромагнит 2 могут соприкасаться друг с другом. другими словами, неподвижный - электромагнит 1 установлен ниже той верхней точки, которой движущийся электромагнит 2 может достигать при полном вращении коленчатого вала 4. двигатель согласно этому варианту работает в следующем порядке.

к обмоткам неподвижного электромагнита 1 подается постоянный ток, а к обмоткам подвижного электромагнита 2 подается переменный ток. таким образом, вокруг неподвижного электромагнита 1 создается постоянное магнитное поле, а

вокруг движущегося электромагнита 2 создается переменное магнитное поле. когда полюса магнитных полей между электромагнитами становятся разноименными, тогда между электромагнитами появляется притягивающая сила и движущийся электромагнит 2 с большой скоростью двигается в сторону неподвижного электромагнита 1 и с силой ударяется об него. если направления переменного тока подаваемого к обмоткам подвижного электромагнита 2 изменяется, то полюса магнитных полей между электромагнитами становиться одноименными. по этой причине между электромагнитами появляется отталкивающая сила, и подвижный электромагнит 2 с большой силой отталкивается в обратном направлении. таким образом, эти процессы периодически повторяются при каждом изменении направления и частоты переменного тока, подаваемого к обмоткам движущегося электромагнита 2. а коленчатый вал 4, который присоединен с помощью шатуна 3 к движущемуся электромагниту 2, каждый раз когда движущийся электромагнит 2 отталкивается обратно, направляет вектор его силы вперед посредством центробежного вращательного ^' движения. импульсы, которые подвижный электромагнит 2, передает неподвижному электромагниту 1 двигателя приводят к тому, что вся система двигателя начинает двигаться в направлении ударов.

оставляя расстояние между неподвижным электромагнитом 1 и подвижным электромагнитом 2 чуть больше, этот двигатель можно использовать как двигатель, создающий вращательное движение. в этом случае во время полного вращения коленчатого вала 4 подвижный электромагнит 2 совершенно не соприкасается с неподвижным электромагнитом 1. возникающий в этот момент вид движения является не реактивным тяговым движением, а полным вращательным движением коленчатого вала 4. в этом случае используется вышеупомянутый принцип работы и описанный ток, подаваемый к электромагниту. если поменять местами токи, то вышеупомянутый процесс повторяется. более эффективным является использование двух таких двигателей при параллельном включении. при этом подвижный электромагнит 2 второго двигателя отстает от подвижного электромагнита 2 первого двигателя до полупериода угла вращения. в этом случае , неподвижные электромагниты 1 обоих двигателей изготавливаются в виде единого электромагнита, а подвижные электромагниты 2 должны присоединяться к единому коленчатому валу 4, что также создает вращательное движение.

на фиг.2 - изображена принципиальная схема второго варианта

электромагнитного двигателя. '

здесь основными элементами двигателя являются неподвижный электромагнит 1, подвижный электромагнит 2, шарнирные оси 3, ось 4, закрепленная на боковые стенки посредством подшипников 5, корпус 6 двигателя. неподвижный электромагнит 1 жестко закреплен к корпусу 6 двигателя, а подвижный электромагнит 2 выполнен из двух равных частей, соединенных тремя шарнирными осями. средняя ось 3 крепится к оси 4 связывающей подшипники 5 закрепленные на боковых стенках корпуса 6. подвижные электромагниты 2 могут двигаться скользя по внутренним поверхностям корпуса 6. двигатель согласно этому варианту работает в следующем порядке.

к обмоткам неподвижного электромагнита 1 подается постоянный ток, а к обмоткам подвижных электромагнитов 2 подается переменный ток. таким образом, вокруг неподвижного электромагнита 1 создается постоянное магнитное поле, а вокруг подвижных электромагнитов 2 создается переменное магнитное поле. полюса магнитного поля у первого подвижного электромагнита 2 должны быть противоположны по отношению к полюсам второго подвижного электромагнита 2. в этом случае магнитное поле, создаваемое одним из двух подвижных электромагнитов, становится одноименным с магнитным полем неподвижного электромагнита 1.и тогда между электромагнитами появляется отталкивающая сила. а магнитное поле, создаваемое другим подвижным электромагнитом будет разноименным с магнитным полем неподвижного электромагнита.1. поэтому один из двух подвижных электромагнитов 2 будет притягиваться к 'неподвижному электромагниту 1, а другой будет отталкиваться от него. притягивающийся подвижный электромагнит 2, двигаясь в сторону неподвижного электромагнита 1, будет ударяться об него. силу этого удара будет усиливать второй подвижный электромагнит 2, который отталкивается от неподвижного электромагнита 1. потому что, подвижные электромагниты 2 связаны друг с другом с помощью шарнирных осей 3 и эти оси передают силу назад идущего электромагнита к вперед идущему электромагниту. при изменении направления переменного тока, подающегося к обмоткам подвижных электромагнитов 2, меняются и полюса магнитных полей этих электромагнитов. поэтому подвижные электромагниты 2 начнут двигаться в обратном направлении, соответственно и будут наносить новый удар по неподвижному электромагниту 1 с другой стороны. таким способом при каждом

изменении переменного тока вышеуказанные процессы будут снова повторяться с новой силой. зависящие от величины частоты изменения переменного тока подвижные электромагниты 2 смогут ударять по неподвижному электромагниту 1 многократно. итак, получившая импульсы от таких ударов система двигателя начнет продвигаться в направлении ударов. тяговая двигательная сила, созданная подвижными электромагнитами 2, определяется величиной их веса, скоростью и числом ударов, происходящих на единицу времени. для управления работой электромагнитного двигателя нужно отрегулировать силу и частоты токов, подаваемых к электромагнитами двигателя. если переменить местами постоянный и переменный токи, то вышеуказанные процессы будут повторяться в том же порядке у электромагнитов двигателя.

также возможно использование импульсивного тока вместо переменного тока. для того чтобы уменьшить вредное влияние окружающий воздуха на работу двигателя нужно изготовить корпус 6 двигателя в виде полностью закрытой системы и до определенного давления откачивать воздух внутри корпуса 6. некоторое количество оставшегося воздуха в корпусе 6, сыграв роль изолятора, будет полезным для уменьшения шумов, появляющихся в результате ударов электромагнитов двигателя.

прикрепляя двигатель стороной, получающей удары, к шасси или к основанию любого вида транспортного средства или другого механизма, можно привести в движение это средство по ранее определенном направлению.

имеющий простую конструкцию и высокую эффективность электромагнитный двигатель может быть с успехом применен во всех видах транспортных средствах и в других механизмах, используемых в стационарных условиях.