Способ создания движущей силы и устройство для его осуществления

АН П К ПАТЕНТ сударстве М.Б,Баида сударстве бг)а)ап 1 е зсайоьч гпа 9 петусгпущ. - згааа, 1980, М 16,Внешс. 444 ов )О.И. ка. - 197 00 О контура-движителя; на и ширина контура; ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Патент Франции М 2059822,кл, Р 03 Н 5/00, 1971,Патент Франции йг 2094762,кл. Р 03 Н 5/00, 1973.Ра)аЕ . - ВербоваКозгпгпусЬ г паребегпРгге 9 аб тесЬпсгпу. - И/агс, 21 - 23.Бурдаков В,П Данилние ресурсы и космонавти445,Изобретение относится к проблеме создания движущей силы в безопорном пространстве и может использоваться при разработке. двигательных систем, например, автономного типа, применяемых в космической навигации,Целью изобретения является улучшение тяговых характеристик,На фиг.1 показана принципиальная схема движителя (его простейший вариант), поясняющая принцип возникновения движущей силы; на фиг.2 - зависимость эффективности движителя от размерного фактора контура и фактора смещения оси вращения; на фиг. 3 - зависимость удельной весовой тяги контура от его размерного фактора.На фигурах приняты следующие обозначения:(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в двигательных системах для перемещения в условиях пониженной гравитации невесомости. Для улучшения тяговых характеристик в.процессе взаимодействия с внешним магнитным .полем токопроводящего контура его токоиндуцирующие элементы перемещают с различными тангенциальными скоростями, а при переходах в противофазы вращения индуцирование тока в нем прерывают, Реализующее данный способ устройство, содержит периодически размыкаемый прямоугольный токопроводящий контур, со сме енной относительно оси симмет ии щОО осью привода О О . 2 с. и 1 з,п.ф-лы.ил,аЬ, сб - верхний и нижний токоиндуцирующие элементы-стороны контура;ОО, О О - ось симметрии контура и ось1 1его вращения;Ь - смещение оси вращения относительно оси симметрии контура;я=/Н - размерный фактор;Л/Н - фактор смещения оси вращения; В - индукция внешнего однородного постоянного магнитного поля;в- частота вращения контура;- ток, индуцируемый в контуре М 1 и М 2 - моменты сил, действующие соответственно на элементы:.контура аЬ и с;-А, г И Рх - СООтВЕтСтВЕННО СИЛа АМПЕра, движущая сила и проекция движущей силы на ось ХР - весК - ключ, коммутатор,Предложение реализуется следующим образом,Токопроводящий контур аЬсб помещают во внешнем однородном постоянном магнитном поле и закрепляют на оси О О и ри вода, находя щейся со смещением Л относительно оси симметрии ОО контура, При вращении последнего с частотой щ в направлении, показанном стрелкой, в нем индуцируется ток , направление которого определяется в соответствии с правилом правой руки, В свою очередь на участки аЬ и сд с токомв магнитном поле В действует сила Ампера ЕА = 1 В, под действием которой совершается механическая работа.Под влиянием указанной силы на,элементы аЬ и сб констра (в моменты времени, когда плоскость контура будет непараллельной вектору В) будут действовать соответственно различные по величине моменты сил. В положении контура, показанном на фиг.1, которое назовем фазой, это будут моменты У 1 = ЕА(Н/2 + Ь) и М 2 = ЕА(Н/2 -Разность моментов и является причиной возникновения результирующей силы Ех, которая приложена к оси вращения контура и дает импульс для его поступательного движения, Нетрудно видеть, что величина движущей силы зависит от соотношения геометрических размеров контура, положения его оси вращения, величин в и В, а также числа контуров.В укаэанном на фиг,1 положении контура Ех имеет наибольшую величину, При повороте контура на 90 величина Ех уменьшится до нуля, Если при дальнейшем вращении и переходе в противофазу контур не разорвать путем размыкания его концов, например, с помощью электронного ключа "К" или иного коммутирующего элемента, то - в результате изменения направления индукционного токана противоположное и связанного с этим изменением на противоположное действие движущей силы-контур, испытания действие обратного импульса, вернется в исходное положение. Таким образом, чтобы исключить колебания подвески контура (ею можно считать ось привода) и обеспечить поступательность движения, необходимо токоиндуцирующую цель (контур) периодически при переходах из фазы в противофазу - разрывать, а при переходах из противофазы в фазу - замыкать,Рассмотрим конкретный пример простейшего варианта движителя, представляющий собой плоский контур-катушку прямоугольной формы длиной 5 х 10 м, шириной 1 х 10 м, имеющей 600 витков медной 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 проволоки диаметром 1 х 10 м (Я = 100 ом), концы которой посредством подвижных контактов взаимодействуют с кольцом-прерывателем (не показано).При вращении такого контура вокруг стороны сб в однородном постоянном магнитном поле В = 0,16 Тл с частотой и = 10 Гц величина возникающей движущей силы, приводящей контур в каждой фазе (положительный полупериод) вращения в поступательное движение, достигала, как было определено экспериментально, наибольшего значения 12 г, которое хорошо согласуется с теоретически найденным значением, равным 14,46 г. Для указанного контура его удельная весовая тяга Ех/Р 1,86, что во много раз превышает величину удельной весовой тяги устройства-прототипа.В других примерах изменялись геометрические параметры контура, положение оси вращения, значения В, в, Р. Результаты экспериментальных исследований представлены графически на фиг.2 и 3, из которых можно сделать следующие выводы;наибольшая удельная весовая тяга развивается в случае, когда е - 3 (см, фиг.З);- движущая сила при различных значениях я максимальна, когда ЬН 0,3 (см, фиг,2);- в интервале (О,со) значений я при оптимальном значения ЫНа 0,3 величина удельного Амперового усилия Гх/ГА =0,50,866. Э ксперименты также показали, что предлагаемое решение обеспечивает высокий (ф 98%) КПД преобразования энергии привода, Для описанного примера величина удельной весовой тяги Е/Р 2 (при весе рамки, равном 6,45 г), что во много раз превышает этот показатель у прототипа,Простота и технологичность конструкции обеспечивает высокую надежность движителя (наработка на отказ - до 10 час)5 исключает потребность в дефицитных материалах и приборах для управления движением, Предлагаемое решение характеризуется высокой точностью фиксирования величины тяги Ь Ех/Ех 0,01%, При этом надо отметить, что характер движения существенно улучшается, если движитель выполнен в виде ротора, содержащего систему идентичных контуров, закрепленных с определенным шагом на единой оси вращения.Описанные преимущества несомненно позволят широко использовать предлагаемое решение при создании различного типа летательных аппаратов для перемещения в условиях пониженной гравитации и невесомости.Формула изобретения1. Способ создания движущей силы, основанный на взаимодействии индуцируемого во вращающемся контуре электрического тока с внешним магнитным полем, о т л и - 5 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения тяговых характеристик, в процессе вращения контура его токоиндуцирующие элементы перемещают с различными тангенциальными скоростями, причем при 10 переходах контура в противофэзу индуцирование тока в нем прерывают.2, Устройство для создания движущей силы, включающее по меньшей мере один15 токопроводящий контур, привод контура во вращение, отл ича ю щееся тем, что, с целью улучшения тяговых характеристик, контур выполнен в виде прямоугольника с возможностью его периодического размыкания и замыкания, а ось привода смещена параллельно оси симметрии контура и расположена в плоскости нахождения контура.3. Устройство по п.2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что отношение длины контура к его ширине равно 0,230,0, а отношение величины смещения оси привода относительно оси симметрии контура к его ширине - 0,003 - 3,0,1801245 4 Р 03 Г ЮР лд ю лI эктор аказ 1192 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ТС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 РРР Р,7 Составитель Г,ИскаковаТехред М,Моргентал Корректор И.Шулла