| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2097867
СПОСІБ створення бездротової соленоїд
Ім'я заявника: Авакян Авак Аваковіч
Ім'я винахідника: Авакян Авак Аваковіч
Ім'я патентовласника: Авакян Авак Аваковіч
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1993.04.02
Використання: отримання спіральних пучків заряджених частинок, що усувають втрати енергії на нагрів провідника, що дають можливість створювати соленоїди великої довжини і розширюють його функції.
Суть винаходу: бездротовий соленоїд є два потужних сільноточних потоку протилежно заряджених частинок: спіральний провідник соленоїда є вузько направлений потік заряджених частинок одного знака, наприклад, електронів, спірально закручений навколо іншого прямолінійного узконаправленного потоку заряджених частинок протилежного знака, наприклад іонів, сформованого всередині і вздовж потужного лазерного променя, причому прямолінійний вузькоспрямований потік повинен бути сформований з більш важких і володіють більшою енергією частинок, ніж спірально закручений потік. Завдяки великої протяжності потоків в атмосфері, їх енергії, кутку подачі потоку електронів до центрального потоку передбачається формувати соленоїди з заданими параметрами.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до фізики і може знайти застосування не тільки для наукових досліджень, а й для вирішення важливих технічних завдань, пов'язаних з отриманням протяжних однорідних електромагнітних полів.
Відомий спосіб створення соленоїда шляхом згортання в спіраль ізольованого провідника, по якому тече електричний струм [1]
Недоліком даного способу створення соленоїда є використання в якості електричного провідника соленоїда матеріалу, що володіє провідникові, що призводить до великих теплових втрат.
Відомі способи створення многовіткових соленоїдів шляхом згортання в спіраль провідників, виконаних з міцного матеріалу з високою електропровідністю і охолоджуваних для відводу джоулева тепла потужним потоком охолоджуючої рідини [2]
Недоліком цього способу є необхідність застосування додаткового обладнання для охолодження витків.
Прототипом є спосіб створення соленоїда шляхом згортання в спіраль провідника зі струмом, виконаного з надпровідного матеріалу [3]
Недоліком прототипу є те, що спосіб вимагає створення специфічних умов, наприклад, дуже низьких температур для забезпечення ефекту надпровідності матеріалу провідника, а й застосування дорогих матеріалів для виготовлення надпровідних витків соленоїда, що робить витрати на його виготовлення досить великими.
Крім того, з цих же причин для всіх способів створення дротяних соленоїдів є істотні обмеження на лінійні розміри (довжину) одержуваних соленоїдів, що може бути в деяких випадках небажано.
Причиною цих обмежень є зростання матеріальних, економічних, енергетичних витрат на створення подібних пристроїв.
Крім цього недоліками даних соленоїдів є обмеження їх функцій, наприклад, неможливість застосування зазначених соленоїдів для створення протяжних магнітних коридорів між об'єктами, коли необхідно швидко створити досить протяжне магнітне поле.
Мета винаходу усунення теплових втрат енергії на нагрів провідника, можливість створення соленоїда великої довжини і розширення його функцій.
Поставлена мета досягається тим, що в бездротовому соленоїді, що представляє собою спіральний провідник, спіральний провідник соленоїда є вузько направлений потік заряджених частинок одного знака, наприклад, електронів, спірально закручений навколо іншого прямолінійного узконаправленного потоку заряджених частинок протилежного знака, наприклад, іонів, сформованого всередині і вздовж потужного лазерного променя, причому, прямолінійний вузькоспрямований потік повинен бути сформований з більш важких і володіє більшою енергією частинок, ніж спірально закручений потік.
 Фіг. 1 схематично зображено пропонований пристрій |
 Фіг. 2 - сили, що діють на центральний і спіральний потоки. |
Пристрій містить блок 1, який об'єднує: генератор плазми, лазер, прилад для розділення плазми на позитивні іони і електрони, наприклад, мас-сепаратор, і прискорювач; джерело 2 заряджених частинок, наприклад, електронну гармату; вузькоспрямований прямолінійний потік 3 позитивно заряджених частинок, охоплений потужним лазерним променем; вузькоспрямований спірально закручений потік 4 негативно заряджених частинок.
Пристрій працює наступним чином
Під дією на речовину потужного сфокусованого лазерного випромінювання в генераторі плазми в блоці 1 утворюється плазма, яка потім поділяється на позитивні іони і електрони, і позитивні іони розганяються прискорювачем, наприклад, іонної гарматою, до необхідної енергії, а електрони можуть бути використані в джерелі 2 заряджених частинок для освіти узконаправленного спірально закрученого потоку 4. Одночасно з іонним потоком формується лазерний промінь так, щоб він охоплював іонний потік і був спрямований уздовж нього.
На виході блоку 1 отримуємо вузькоспрямований прямолінійний потік 3 позитивно заряджених частинок, сформований всередині і вздовж потужного лазерного променя, який підігріває іонний потік і здійснює енергетичне підживлення його.
Будь досить високотемпературний, щільний, інтенсивний промінь, в тому числі лазерний, проходячи через щільну середу, наприклад, атмосферу, нагріває її в місці свого проходження [4] Це призводить до зміни щільності середовища і розрядці атмосфери в місці проходження. Утворюється канал транспортування на кшталт тунелю, який фокусує промінь. Можна очікувати, що для потужнострумового зарядженого пучка (іонів) у міру прогріву каналу довжина пробігу в атмосфері зросте на один або кілька порядків. Цей ефект називається самопросветленіем середовища [5,6] Лазерний промінь, таким чином, відіграє роль підігрівача для іонного потоку, заодно формуючи тунель для нього.
Іони, що утворюють вузькоспрямований прямолінійний потік, що не будуть випаровуватися, розсіюватися з лазерного тунелю, по-перше, завдяки величезній початкової швидкості витікання іонів, по-друге, завдяки фокусуванні іони повинні будуть рухатися синхронно з променем лазера, по-третє, на деякій відстані від блоку 1 магнітні силові лінії соленоїда вже зможуть утримати потік.
Таким чином, завдяки великої протяжності лазерного променя і його когерентності тунельний ефект для проходження іонного потоку буде проявлятися на значній відстані від джерела.
Цей же ефект (утворення каналу транспортування) буде ставитися і до електронного потоку, оскільки енергія його теж значна для проходження через атмосферу [5]
Одночасно з утворенням потоку 3 з допомогою джерела 2 формують потік 4 протилежно заряджених частинок, наприклад, електронів. Центральний потік 3 повинен бути сформований з більш важких і володіють більшою енергією частинок в порівнянні зі спірально закрученим потоком 4, щоб частинки, що утворюють потоки, які не оберталися навколо їх загального центру мас. Необхідно, щоб центр мас знаходився в центральному потоці.
Потік електронів направляють до іонного потоку під кутом, що забезпечує освіту витків соленоїда з необхідною щільністю витків (число витків на одиницю довжини), при якому утворилася система іонний потік, закручений по спіралі навколо нього електронний потік, буде знаходитися в стійкому стані рівноваги щодо осі соленоїда і площині, перпендикулярній до цієї осі.
Потік електронів, потрапляючи в магнітне поле, утворене іонним потоком, згідно із законами електромагнетизму буде закручуватися навколо нього по спіралі. Так як спрямований рух заряджених частинок є електричний струм, то рух електронів по спіралі навколо іонного потоку можна порівняти зі спірально закрученим провідником, по якому тече струм, т. Е. Отримуємо конструкцію з двох потоків протилежно заряджених частинок, яку можна назвати соленоидом.
Радіус утворився соленоїда і крок спіралі будуть визначатися енергією електронів і кутом подачі їх до центрального потоку. Від кроку спіралі або щільності намотування електронного потоку і сили струму в ньому буде залежати напруженість магнітного поля всередині соленоїда.
Геометричні розміри (довжина) соленоїда можуть значно перевершувати розміри пристрою його створює (розміри обладнання, призначеного для створення соленоїда).
Вийшла самофокусірующаяся система з двох направлених потоків заряджених частинок: центральний іонний потік утримує на орбіті електрони, а магнітне поле утворився соленоїда буде стабілізувати центральний іонний потік. До такого висновку можна прийти, якщо розглянути сили, що діють на потоки.
На центральний іонний потік діють сили електростатичного відштовхування між однойменно зарядженими частинками, які спрямовані як уздовж, так і радіально центральному потоку F 1, сили F 2 теплового розширення потоку за рахунок лазерного підігріву (частки потоку як би прагнуть випаруватися з лазерного тунелю). Ці сили теж спрямовані як уздовж, так і радіально потоку. На передньому кінці соленоїда фокусує дію на центральний потік надаватимуть силові магнітні лінії соленоїда, які прагнуть внаслідок свого розбіжності розширити потік.
Всім цим силам протистоятимуть на початковій ділянці фокусування і інерція рухомих частинок центрального потоку завдяки величезній швидкості витікання частинок. На деякій відстані від джерела силові магнітні лінії перешкодять розбіжності, розширенню потоку. Головною причиною, яка перешкоджає дефокусировки потоку, є властивість електричного струмового каналу в провідному середовищі зменшувати своє перетин під дією власної, що породжується самим струмом, магнітного поля центрального потоку, так званий Пинч-ефект (сила магнітного тиску F 3). При певній Потужнострумові потік, завдяки цьому ефекту, прагне стиснутися і навіть закритися на певній ділянці. Завдяки прагненню самозапереться такий потік не буде самоускоряющіхся. В даному випадку цього відповідає сила F 4.
При взаємної компенсації всіх перерахованих сил можна домогтися повного рівноваги і, відповідно, необмеженої довжини центрального потоку. У разі використання установки в якості реактивного двигуна досить знизити Потужнострумові центрального потоку і тоді сили, що забезпечують поздовжнє прискорення потоку, будуть переважати над замикаючим Пинч-ефектом.
На спірально закручений потік, в нашому випадку електронний, аналогічно діють F 1, F 3 і замикає F 4, а головне, сила F 5 електростатичного притягання до центрального потоку. Так само як і на будь-який соленоїд на обмотку впливатиме сила магнітного тяжіння сусідніх витків, як паралельних струмів, F 6 і урівноважує її сила електростатичного відштовхування між сусідніми витками F 7.
Таким чином, якщо шляхом зміни Потужнострумові потоків, їх щільності, енергії, кута подачі частинок спірально-закрученого потоку до центрального і т.д. домогтися компенсації всіх сил, то ми отримаємо стабілізований, необмежений в розмірах соленоїд.
Пропонована конструкція соленоїда значно розширить його функції і область застосування в порівнянні з традиційною.
Винахід може знайти застосування:
- як магнітної пастки, в залежності від того, негативно або позитивно заряджений потік буде формувати обмотку соленоїда, соленоїд зможе змінювати свої полюси і, відповідно, притягувати або відштовхувати об'єкти, що володіють магнітними властивостями;
- в космічній техніці: а) в якості нового типу космічного двигуна: пересування космічного корабля за допомогою тяжіння або відштовхування від космічних об'єктів, що володіють магнітними властивостями, за допомогою соленоїда як магніту; б) прискорення заряджених частинок прямолінійного іонного потоку в разі, якщо він буде недостатньо потужнострумових (див. вище), може виявитися досить значним, як потрібно для отримання реактивного струменя ракетного двигуна. Важливо, щоб центральний потік прискорювався, тоді він передасть імпульс ракеті через магнітне поле, чого не відбувається в звичайних ракетних двигунах, де реактивна струмінь, вилітаючи з сопла, перестає контактувати з ракетою;
- для телепортації (транспортування) речовини: речовина переводиться в плазму, яка поділяється на іони і електрони, і транспортується разом з центральним або спіральним потоком разом з магнітним полем. Обмеження - термічна стійкість речовини;
- у військовій техніці: наприклад, при направленні з космосу електромагнітне поле соленоїда взаємодіє з іоносферою планети, в результаті чого низлежащие шари атмосфери в поле дії соленоїда будуть іонізовані. Іони іоносфери будуть прискорюватися виникають при наближенні соленоїда вихровим електричним полем і бомбардувати низлежащие шари атмосфери. Прискорені в результаті цього частинки (іони) будуть бомбардувати поверхню планети, що може привести до різкого збільшення температури, в результаті чого почнеться злиття ядер і, в кінцевому підсумку, ініційований ядерний вибух;
- як квантовий прискорювач в разі формування центрального потоку прискореним;
- в термоядерному синтезі для утримування термоядерної плазми: як центрального потоку соленоїда можна використовувати термоядерну плазму, а точніше потік позитивних іонів, що зазнають термоядерні перетворення, причому, бажано попередньо створити соленоїд зі звичайних іонного і електронного потоків, а потім вже в сформованому соленоїді замінити звичайний іонний потік на потік, перетерпіти термоядерні перетворення.
Таким чином, запропонована принципово нова конструкція соленоїда, що усуває втрати енергії на джоулево тепло і, отже, підвищує ККД пристрою, внаслідок відсутності провідникові, що дає можливість створювати соленоїди великих (необмежених) лінійних розмірів (довжин) без застосування громіздких конструкцій, з використанням компактного по порівняно з довжиною соленоїда джерела, що містить цей соленоїд. Пристрій значно розширює функції соленоїда, що дозволяють застосовувати його в різних областях науки і техніки в порівнянні з традиційними.
Пристрій економічніше в порівнянні з відомими пристроями того ж призначенням в силу того, що з'являється можливість його багаторазового використання без конструктивних перебудов і ремонту, так як він, соленоїд, не вимагає ремонту.
ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
Фізичний енциклопедичний словник. М. Радянська енциклопедія, 1984, с. 698.
Монтгомері Д.Б. Отримання сильних магнітних полів за допомогою соленоїдів. М. Світ, 1971, с. 83-91.
Фізичний енциклопедичний словник. М. Радянська енциклопедія, 1984, с. 362.
Там же, с. 459.
Нікеро В.А. Електронні пучки за роботою. М. Вища школа, 1988, с. 87-88.
Збігнєв Плохоцкій. Що таке лазер. Мінськ: Вища школа, 1987, с. 154-158.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб створення бездротового соленоїда шляхом отримання спірально закрученого потоку заряджених частинок, що відрізняється тим, що вказаний потік створюють навколо іншого прямолінійного потоку заряджених частинок іншого знака, сформованого всередині і уздовж лазерного променя, причому прямолінійний потік складається з більш важких і володіють більшою енергією частинок, ніж спірально закручений потік.
Версія для друку
Дата публікації 24.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.