80
ИЗОБРЕТЕНИЕ
Последние факторы дают время для изменения
состояния физической системы, состоящей из
тороида и движущихся обкладок, в целях обес‑
печения действия суммарной силы их взаимо‑
действия в заданном направлении, например
путем своевременного изменения направления
тока в тороидеилив егочасти.Приэтомпод свое‑
временным изменением тока в тороиде пони‑
мается изменение его величины и (или) направ‑
ления в те моменты времени, когда какая‑либо
одна из проекций силы взаимодействия на вы‑
бранную ось трехмерной системы координат,
связанной с КА, меняет свое направление.
Устройство, обеспечивающее
взаимодействие электрического
тороида и движущихся заряженных
тел, в результате которого возникает
не равная нулю суммарная сила
На рисунке 1 приведена схема этого устрой‑
ства, изображенного в положении зарядки
конденсатора.
Здесь показаны стержни 1, с возможностью
вращения вокруг оси 2, расположенной на фер‑
ме 3 корпуса космического аппарата, которая
для удобства изображения выделена на рисун‑
ке 3 серым цветом. На этих стержнях находится
плоский электрический конденсатор с обклад‑
ками 4, который показан в положении заряд‑
ки, в частности от солнечных батарей. Эти об‑
кладки расположены параллельно плоскости
вращения стержней 1 вокруг оси 2, проходящей
по оси ОZ трехмерной системы координат, свя‑
занной с космическим аппаратом.
Расположение накапливаемых в процессе за‑
рядки разноименных зарядов на этих обклад‑
ках данной части устройства показано кружоч‑
ками с соответствующими знаками внутри.
Там же показан электрический тороид 5 с по‑
стоянным током, расположенный на ферме 3,
с центром, совпадающим с центром вращения
стержней 1. Обкладки 4 в целях исключения
появления на них вихревых токов выполне‑
ны в виде незамкнутых проводников 6 малой
ширины, выложенных на плоские диэлектри‑
ческие основы 7. Цифрой 8 обозначены провод‑
ники, соединяющие проводники 6 с солнеч‑
ными батареями в момент зарядки. Цифрой 9
обозначены крепления тороида к ферме 3 кос‑
мического аппарата, в свою очередь, прикреп‑
ленной к КА (см. рисунок 3).
На рисунке 2 показана схема указанного
устройства, находящегося в процессе враще‑
Рисунок 1.
Схема устройства,
находящегося в положении зарядки
конденсатора
Рисунок 2.
Схема устройства,
находящегося в процессе работы
после зарядки конденсатора
81
Воздушно-космическая сфера №4(93) декабрь 2017
ния стержней 1 после зарядки конденсатора.
Здесь заряженные обкладки изолированы друг
от друга и разведены по краям стержней 1, обес‑
печивая тем самым постоянное нахождение
витков намотки тороида между движущихся
обкладок в области их магнитного поля наи‑
большей напряженности.
Угол поворота стержней обозначен буквой β,
угловая скорость вращения стержней с обклад‑
ками – буквой ω. Отдельные расчетные линии
магнитной индукции поля обкладок В, полу‑
ченные в соответствии с правилом буравчика,
показаны на рисунке 2 пунктирными линия‑
ми со стрелками.
Результаты расчетов движущей силы
предлагаемого электрического
двигателя
На рисунке 3 схематически изображен пред‑
лагаемый двигатель, прикрепленный к кор‑
пусу КА и состоящий в данном случае из двух
указанных выше устройств, в проекции на
плоскость ХОУ. Также здесь показаны направ‑
ления синхронного вращения стержней с об‑
кладками с одинаковыми постоянными угло‑
выми скоростями ω. Примем, что заданным
направлением действия суммарной силы,
возникающей на витках тороида, является на‑
правление оси ОУ.
Магнитное поле движущихся обкладок рас‑
считывалось в каждом положении стержней с
помощью компьютерной программы [2, 3] как
поле находящихся на обкладках участков (от‑
резков) проводника с током, состоящих, в свою
очередь, из ряда элементарных участков, рас‑
положенных по окружностям с центрами, со‑
впадающими с центром вращения стержней.
Величина тока в каждом отрезке определялась
как отношение величины заряда на нём, най‑
денной с помощью известной формулы для
заряда плоского конденсатора, ко времени пе‑
ремещения отрезка на расстояние, равное его
длине. Это позволило рассчитать суммарные
силы Ампера, возникающие на витках торои‑
дов с током.
На рисунке 3 изображены суммарные силы
Рху, возникающие на витках тороидов и на‑
правленные перпендикулярно стержням 1 в
каждый момент их движения, условно прило‑
женные к центрам тороидов. Отсюда видно,
что здесь сумма и, соответственно, воздей‑
ствие на КА двух одинаковых противополож‑
но направленных сил Рх равны нулю. В итоге
на КА через крепления 9 и ферму 3 передаются
Рисунок 3.
Схема двигателя, состоя-
щего из двух устройств, в проекции на
плоскость ХОУ
Предлагаемый электри-
ческий двигатель можно
использовать для решения
следующих задач без ис-
пользования химического
топлива:
– поддержка траектории
Международной космиче-
ской станции;
– переход КА с орбиты на ор-
биту после его запуска;
– обеспечение межпланет-
ных полетов по оптималь-
ным траекториям и др.
