Электростатический элемент и электродинамический движитель

 

Использование: в энергомашиностроении, электротехнике, на транспорте. Сущность изобретения: пластины электроемкой части электростатического элемента (ЭСЭ) расположены с образованием ячеистой конструкции в поперечном сечении элемента и продольных каналов, а поверхности пластин, образующих эти каналы, состоят из множества мелких полушарий и имеют одинаковый знак электрического заряда. ЭСЭ установлен в движителе с возможностью электромагнитного взаимодействия с его генератором и расположен в вакуумной камере. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к энергомашиностроению, касается усовершенствования электростатических элементов и электродинамических движителей и может найти применение в электротехнике и на транспорте.

Известен электростатический элемент, содержащий металлическую оболочку-экран, окружающую электроемкую часть, состоящую из тонких металлических пластин, заключенных в твердый диэлектрик [1] Недостатками этого элемента являются сложная конструкция и ограниченные функциональные возможности, препятствующие его использованию в движителях.

Известен электродинамический движитель, содержащий генератор электромагнитных импульсов [2] Недостатками этого движителя являются сложная конструкция и значительные габариты, а так же сложная и громоздкая система питания, что усложняет его изготовление и использование.

Задачей изобретения является создание компактной конструкции, достаточно простой по конструкции и несложной в эксплуатации, могущей в то же время успешно конкурировать с известными движителями, в частности реактивными.

Поставленная задача решается за счет того, что усовершенствована конструкция электростатического элемента и электродинамического движителя, который этим элементом оснащен. При этом вокруг заряженного тела создается электрическое поле за счет излучаемых генератором электромагнитных импульсов (э. м. и.). Э.м.и. должны быть поперечными, линейно поляризованными и иметь один знак (направление) вектора электрической составляющей (фиг. 1). Кроме того, э. м. и. должны характеризоваться высокими значениями электрической составляющей, т.е. иметь значительную энергию, сконцентрированную и направленную в относительно небольшой объем. Этими качествами могут обладать высокочастотные э. м. и. продолжительность которых сопоставима с периодами электромагнитных колебаний в диапазонах СВЧ-УКВ, т.е. 10^-11.10^-8 с.

Таким образом, заряженное тело находится в переменном электромагнитном поле, имеющем определенное направление вектора электрической напряженности относительно этого тела электростатического элемента (ЭСЭ). Это поле может менять свою величину от нуля до +E^max_имп/-E^max_имп. Эффективность силового воздействия такого поля на ЭСЭ зависит от величины заряда Q_эсэ и E^max_имп, а также от формы импульсов, интервала между ними и от степени ослабления E_имп с расстоянием. Между генератором и ЭСЭ существуют электромагнитные силы, действующие вдоль "соединяющей" заряды линии а-б (фиг. 2). Эти силы равны и противоположны по направлению и уравновешиваются через жесткий корпус, создавая в нем напряжение.

На фиг. 1 изображен график напряженности электрической составляющей импульсов; на фиг. 2 движитель электродинамической с электростатическим элементом (ЭСД); на фиг. 3 поперечное сечение 1-1 движителя ЭСД; на фиг. 4 - электростатический элемент, узел "А"; на фиг. 5 варианты строения ЭСЭ, сечение 1-1; на фиг. 6 варианты выполнения стенок каналов и экрана ЭСЭ.

На фиг. 2 представлен движитель ЭСД с двумя генераторами э.м.и. Он состоит из ЭСЭ 1 с экраном 2, помещенного внутри защитной оболочки (корпуса) 3, генераторов э.м.и. 4, наружного и внутреннего слоев диэлектрика 5. Внутри защитной оболочки 3 поддерживается глубокий вакуум, обеспечивающий сохранность заряда ЭСЭ. Экран 2, входящий в конструкцию ЭСЭ и имеющий с ним общий заряд, предназначен для исключения взаимодействия электрического поля э.м.и. с индуцированным зарядом противоположного знака на внутренней поверхности защитной оболочки 3. Зазор между экраном и защитной оболочкой должен быть минимальным и исключать распространение в нем э.м.и. он заполняется диэлектриком 5. С целью уравновешивания электростатического заряда и увеличения движущей силы возможно соединение движителей с противоположными знаками зарядов ЭСЭ и электрической составляющей импульсов в один блок.

Эффективным средством увеличения движущей силы является увеличение заряда ЭСЭ и его сохранение, что обеспечивается за счет увеличения электроемкости ЭСЭ. Идеальным накопителем электрических зарядов является конденсатор, но его заряды противоположны по знаку и сосредоточены на внутренних поверхностях пластин, что исключает их взаимодействие с внешними электрическими полями. В изобретении в качестве электростатического элемента 1 используется ячеистая (сотовая) конструкция со сквозными каналами для прохождения импульсов (э. м.и.). Стенки каналов выполняются из тонких пластин (фольги) 6, поверхности которых состоят из множества мелких полушарий 7 (пластина соединяет шары по их диаметральным плоскостям). Каждая пластина с двух сторон покрыта твердым диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью, который также придает жесткость и прочность конструкции ЭСЭ. Размеры сечения каналов определяются параметрами э.м.и. из условия их прохождения. Наружная оболочка ЭСЭ 2 выполняется из пластин с односторонней (внутренней) поверхностью из полушарий и гладкой наружной поверхностью (фиг. 6 в). Она является экраном для э.м.и. и исключает их взаимодействие с индуцированным зарядом противоположного знака на внутренней поверхности защитной оболочки движителя.

Движитель электродинамический работает от источника электроэнергии, которая преобразуется в генераторе э.м.и. в электромагнитную энергию. Поступая в вакуумную камеру в виде э.м.и. и проходя по сквозным каналам ЭСЭ, импульсы создают вокруг электрически заряженного тела переменное электромагнитное поле, электрическая составляющая которого, взаимодействуя с зарядом ЭСЭ, образует силу, действующую на него. Направление этой силы, а следовательно, и движения, зависит от направления векторов электрической напряженности э.м. и. и совпадает с их направлением, если заряд ЭСЭ положительный, и прямо противоположный этому направлению, если заряд ЭСЭ отрицательный.

В свою очередь, направление векторов электрической напряженности э.м.и. в пространстве можно задавать (регулировать) генератором э.м.и. тем самым изменяя направление движения. Зарядку ЭСЭ предполагается производить от стационарных высоковольтных установок, специально для этого предназначенных.

Формула изобретения

1. Электростатический элемент, содержащий металлическую оболочку-экран, окружающую электроемкую часть, состоящую из тонких металлических пластин, заключенных в твердый диэлектрик, отличающийся тем, что пластины электроемкой части расположены с образованием ячеистой конструкции в поперечном сечении элемента и продольных каналов, а поверхности пластин, образующих эти каналы, состоят из множества мелких полушарий и имеют одинаковый знак электрического заряда.

2. Электродинамический движитель, содержащий генератор электромагнитных импульсов, отличающийся тем, что он снабжен электростатическим элементом по п. 1, установленным с возможностью электромагнитного взаимодействия с генератором и расположенным в вакуумной камере, а генератор выполнен с возможностью подачи импульсов сверхвысокой частоты, имеющих векторы электрической напряженности, перпендикулярные лучу их распространения, и одинаковые знак и направление.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6