Марк ТОМИОН Электродинамический генератор поля

Подробности: Категория: Справочники; Опубликовано: 26 января 2024; Просмотров: 94

Обзор : Изобретатель и инженер-электрик Марк Томион присоединяется к нам, чтобы рассказать о своем запатентованном устройстве StarDrive, модифицированном SEG, которое, по его утверждению, способно совершить революцию в космических путешествиях. Томион владеет патентом № 6 404 089 на «генератор электродинамического поля».

Основным преимуществом исследования Томиона является преобразование в остальном эзотерического «Генератор эффекта Серла» в тщательно изученный набор уравнений электротехники, которые, как он утверждает, могут воспроизвести эффекты SEG в рамках современной науки и техники.

Отрывок: гл. 11, Инженерное дело СтарДрайв

«В поисках квантовой гравитации»

Марк Р. Томион

«Предыдущий материал, мы надеемся, подготовит нас к рассмотрению некоторых очень основных механизмов сверхсветовой механики, поскольку я признаю себя знакомым с такой абстрактной и сложной концепцией только в общих чертах! Однако это должно быть возможно для Нам предстоит изучить некоторые фундаментальные принципы, которые могут быть задействованы в работе гиперпространственного «прыжка в варп», с применением простой логики и пары основных релятивистских формул, с которыми на самом деле легко работать.

«Аналитическая процедура, которую мы будем использовать в этом обсуждении, основана на методе преодоления светового барьера, который был предложен в конце последней главы: посредством чего генератор StarDrive [EDF] будет приводиться в движение до скорости, достаточной для того, чтобы вызвать его релятивистская масса очень близко приблизится к уровню, который обычно соответствует пределу Чандрасекара [около 1,4 массы Солнца] в зависимости от давления вырождения полевых электронов, которое предотвратит образование нейтронного объекта или черной дыры. что возникнет червоточина с открытым концом, по которой можно будет перемещаться с помощью преобразования Лоренца, в соответствии с работой Олексы-Мирона Биланюка.

«Чтобы работать с максимальными значениями массы звездолета и скорости полевых электронов (как функции напряжения поля), данные будут предоставлены для судна диаметром 100 футов – что, как я уже сказал, является самой большой моделью, которую рекомендуется использовать с помощью этой модели. Сначала мы рассчитаем полную релятивистскую массу такого корабля со скоростью, которая соответствует скорости его столкновения полевых электронов: причина в том, что будет интересно посмотреть, что произойдет, когда звездолет достигнет скорости, которую реакционный ион- тяга ракеты, имея такую же скорость истечения, не могла превысить.

«Следующим шагом будет вычисление ожидаемого ракурса звездолета в направлении движения в соответствии с лоренцевым сокращением*, которое является неизбежным следствием теории относительности. Это «уменьшение» длины корабля вдоль его оси скорости можно изобразить согласно формуле наиболее фундаментальный фактор или выражение в теории относительности, которое иногда называют соотношением Фитцджеральда.Этот коэффициент, обычно обозначаемый t(tau), равен (1 – v2/c2)1/2 и используется при любом вычислении релятивистской массы или замедление времени.

Здесь следует отметить, что, хотя лоренцево сокращение не влечет за собой какой-либо фактической субъективной физической деформации объекта с релятивистской скоростью, тем не менее, это вполне реальный эффект, который действительно включает в себя неоднородную относительную деформацию пространства-времени, в котором такие объект движется.

«Поскольку вычисления, которые мы будем производить здесь, предназначены только для того, чтобы составить самые грубые приближения и носят в основном иллюстративный и обучающий характер, затем будет рассчитан соответствующий параметр, называемый радиусом Шварцшильда. Этот радиус определяет физический размер, при котором «холодный» ' сферический объект не может избежать превращения в черную дыру. Опять же, это выражение на самом деле очень просто: Rs = 2GM/c2, где c - скорость света, M - полная масса, а G - универсальная гравитационная постоянная (при 6,6726 x 10–11 нт-м2/кг2).

«Наша цель в этом начинании состоит в том, чтобы просто наблюдать, насколько близко укороченная половина длины корабля приближается к его радиусу Шварцшильда! Мы позволим Ло равняться длине покоя звездолета, помня при этом, что во время космического полета он будет двигаться вверх лицом вперед». , и эта «длина» (или высота корпуса) равна 2(hz + hf), тогда Lr будет результирующей сжатой длиной. Если предположить, что половина Lr должна будет как можно ближе приблизиться к Rs, чтобы Чтобы создать стабильную червоточину, мы можем сформулировать наш предварительный параметр транссвета или «варп-двигателя» следующим образом: Lr/2 > Rs.

Макс. чистый объем кабины, доступный на борту судна StarDrive любого размера, обведен желтым цветом? выше.

Серьезным энтузиастам «проектирования звездолетов» следует взглянуть на нашу таблицу данных по проектированию пилотируемых кораблей
[вес, водоизмещение, напряжение поля и пиковый ток ротора для судов диаметром 40, 60, 80 и 100 футов;

«Объем корпуса или водоизмещение корабля диаметром 100 футов. «Толтек» составляет 39 168 футов3, а при соотношении масса/объем 79,2 фунта/фут3, масса покоя звездолета (Мо) равна 1,4071 x 106 кг. И оказывается, что значение Lo равно 4,205 м. Уравнения в шагах [1] ~ [4] на стр. 119 ( в рабочей таблице «Выходная мощность поля») можно затем использовать для расчета пиковой скорости электронов поля и соответствующего значения для t, но сначала мы должны знать значение пикового напряжения поля. Используя метод [стандартной спецификации], разработанный в Рабочем листе I (а) это значение напряжения поля составляет 4,9383 x 109, или почти 5 миллиардов вольт!

«Соответственно, пиковая скорость полевых электронов находится между «8- и 9-9 световыми»: другими словами, 0,999 999 995 с. [Следует отметить, что при выполнении релятивистских расчетов вы в принципе не можете использовать слишком много десятичных знаков. !] Условное значение t тогда равно 1,0000 x 10–4. Полная релятивистская масса корабля равна Mr = Mo/t при 1,4071 x 1010 кг и Lr = Lo(t) = 4,205 x 10–. 4 м. Вычислив грубое значение [теоретического] радиуса Шварцшильда 100-футового звездолета, мы находим, что Rs судна = 2,0893 x 10–17 м, а Lr/2 равно 2,1025 x 10–4 м. Итак, мы Можно видеть, что укороченная полудлина действительно превышает абсолютное минимальное безопасное значение, но на многие порядки, а не незначительно: фактически, примерно в десять триллионов раз больше!

«Однако, если мы вычислим критическую плотность объекта с предельной массой Чандрасекара и радиусом Шварцшильда, эта плотность будет равна 9,4 х 1018 кг/м3. Затем, если мы вычислим релятивистскую плотность для 100-футового звездолета, пренебрегая его не -сферичность и предполагая, что объем его корпуса уменьшен на заданный фактор Лоренца t, мы находим эту релятивистскую плотность равной 3,9845 x 1012 кг/м3. Теперь эта предельная критическая плотность превышает указанную теоретическую релятивистскую плотность звездолета «всего» на 2,36 x 106 или 2,36 миллиона раз. Чтобы на самом деле достичь критической плотности Шварцшильда, к этому моменту, как мы знаем, должно быть создано варп-поле, мы можем просто позволить нашему космическому кораблю применять положительное безреакционное ускорение немного дольше, чтобы поднять его скорость чуть выше скорости импульса поля. и уменьшите его коэффициент t в (2,36 х 106)1/2 или в 1536 раз: это даст t = 6,51 х 10–8, а звездолет Mr = 15 360 983 Мо.

«Таким образом, может показаться, что последний «сверхсветовой параметр» будет иметь тенденцию косвенно проверять способность корабля StarDrive создавать метрическое варп-поле, хотя первое такое упражнение этого не сделало. И в настоящее время я не могу сказать, насколько близко такой корабль должен прийти к равенству с любым параметром, который мы разработали выше (последний предпочтительнее).Однако кажется разумным постулировать, что будет существовать узкий диапазон скоростей, в пределах которого желаемый эффект червоточины устойчив: на нижнем конце В такой «зоне безопасности» судно рискует «выпасть из варпа» (с утомительной потерей времени и энергии), а на верхнем пределе его массы [Мистер] рискует быстро всплыть и привести к неминуемой катастрофе! Это ощущение будет следствием магнитного поля звездолета, которое мы до сих пор даже не рассматривали. И на рассматриваемых нами уровнях заряда и скорости сила «коридора» магнитного поля, связанного с таким кораблем, будет поистине колоссально! Помните, что мы узнали о «плотности магнитной энергии» применительно к уравнению токамака?!...

«Однако самое важное соображение, которое следует иметь в виду, заключается в том, что корабль StarDrive представляет собой асимптотический безреакционный двигатель, и поэтому предельная скорость корабля не ограничивается скоростью электронов, составляющих его изометрическое поле двигателя. В отличие от большинства форм двигателя Таким образом, приводной блок беспилотного зонда можно разогнать для ускорения до тех пор, пока он не станет релятивистским. масса становится почти астрономической, и она либо находит стабильный варп-коридор внутри такой зоны безопасности, либо уничтожается в процессе».

США № 6,404,089

(11 июня 2002 г.)

Электродинамический генератор поля

Аннотация. Это устройство представляет собой бесщеточный высоковольтный электрический генератор, требующий подходящих средств подачи вращательного момента для целей создания внешнего электродинамического поля очень высокой энергии или непрерывного квазикогерентного коронного или дугового разряда постоянного тока с однородной плотностью тока, который полностью закрывает проводящий корпус машины. Этот корпус разделен на отдельные электрические секции и содержит плоский проводящий ротор, который электрически связывает отдельные отрицательные и положительные секции корпуса и на котором с возможностью вращения установлено множество тороидальных генераторных катушек. Внутри корпуса закреплены круговые массивы стационарных постоянных магнитов, которые индуцируют постоянное напряжение постоянного тока внутри указанных катушек при их вращении. Генерируемое таким образом первичное напряжение электростатически прикладывается к ротору, так что большие количества электронного заряда могут переноситься между секциями корпуса с противоположной полярностью, таким образом, что на промежуточных нейтральных участках ротора появляется гораздо более высокое вторичное напряжение. , и результирующий внешний ток пробоя после возникновения не зависит от токовой нагрузки генераторных катушек. Вспомогательные механические, электрические и/или электронные элементы могут быть прикреплены к корпусу или внутри него, чтобы помочь использовать и контролировать полезные эффекты, связанные с внешним динамическим электрическим полем, создаваемым устройством.
Изобретатели: Томион; Марк Р. (Женева, Нью-Йорк)
Appl. №: 09/621,152
Подано: 21 июля 2000 г.

Текущий класс США: 310/162; 244/23А; 244/23С; 290/1А; 290/1R
Текущий международный класс : H02N 11/00 (20060101); H05H 1/24 (20060101); В64С 39/00 (20060101); Х02К 001/00 (); Х02К 005/00 ()

Цитированные ссылки [Ссылки]
в патентных документах США

1889–208 ноября 1932 г. Мастерсон и др.
2949550 август 1960 г. Браун
3071705 январь 1963 г. Coleman et al.
3177654 апрель 1965 г. Градекак
3464207 сентябрь 1969 г. Окрес
3620484 ноябрь 1971 г. Шоппе
3662554 май 1972 г. Броквиль
3774865 ноябрь 1973 г. Пинто
4733099 март 1988 г. Хатсон-младший
4789801 декабрь 1988 г. Ли
4900 965 Февраль 1990 г. Фишер
5291734 Март 1994 г. Сонли
5382833 Январь 1995 г. Виргес

Зарубежные патентные документы:

GB2312709 Май 1997 г.
WO85/03053 Июль 1985 г. WO

Также опубликовано как: WO0209259 (A1-corr) // WO0209259 (A1) // EP1312152 (A0) // CN1462500 (A) // CA2416871 (A1)

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом относится к вращающимся электрическим генераторам постоянного тока (DC), которые содержат поля постоянных магнитов, и, в частности, к аналогичным электромеханическим генерирующим устройствам, основной целью которых является создание полезного непрерывного высоковольтного коронного разряда постоянного тока. Настоящее изобретение также относится к области аэрокосмических аппаратов, способных приводить в движение за счет использования коронного или дугового разряда сверхвысокого напряжения специального типа и формы.

ОПИСАНИЕ РОДСТВЕННОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Чтобы предоставить исходную информацию, чтобы настоящее изобретение можно было полностью понять и оценить в его надлежащем контексте, ниже сделаны ссылки на ряд патентов, относящихся к области техники. Эти цитируемые ссылки содержат определенное сходство с настоящим изобретением, главным образом, связанное с целью создания электрической тяги. Однако налицо ключевые различия и ограничения в отношении достижения этой цели.

Соответствующий уровень техники раскрыт в пат. В патенте США № 2949550 предложены три сопутствующие задачи, которые очень похожи на некоторые задачи настоящего изобретения: (i) обеспечить устройство для прямого преобразования электрического потенциала в полезную кинетическую энергию; (ii) создать такое устройство, имеющее полый корпус или корпус, содержащий источник высокого электрического потенциала; и (iii) создать самоходное транспортное средство, которое включает в себя пару электропроводящих частей корпуса, соединенных изолирующей частью, при этом указанные проводящие части представляют собой электроды. Еще одно сходство состоит в том, что предлагаемый вариант транспортного средства предпочтительно имеет форму круглого диска, несколько более толстого в центре, чем по краям. Однако устройство, представленное в только что процитированном патенте, заметно отличается от настоящего изобретения тем, что положительное напряжение прикладывается к периферии корпуса, а отрицательное напряжение прикладывается к центральной оси. Кроме того, предлагаемое устройство ограничено работой в газообразной диэлектрической среде, от которой зависит создание заявленной движущей силы, и должно работать при градиенте потенциала меньшем, чем тот, который мог бы создать видимую корону. Кроме того, это устройство не обеспечивает производства и/или извлечения огромных количеств полезной тепловой кинетической энергии, как это предусмотрено в настоящем изобретении.

Соответствующий уровень техники раскрыт в пат. Патент США № 3071705 основан на трех эмпирических принципах электростатики, которые также играют важную роль в объяснении фактической формы поля тока разряда, которое будет создано настоящим изобретением: (i) электростатические силовые линии имеют тенденцию концентрироваться на поверхности заряженного материала. проводник в тех местах с наименьшим радиусом кривизны; (ii) они перпендикулярны поверхности, от которой они исходят; и (iii) они не пересекаются, а изгибаются под воздействием другого заряженного тела. Устройство, изложенное в только что процитированном патенте, на самом деле очень похоже на устройство из процитированного непосредственно перед этим патента, в котором относительно массивные положительные атмосферные ионы и увлеченные нейтральные молекулы воздуха отталкиваются от положительного электрода к отрицательному электроду вдоль линейной оси. - тем самым создавая поток воздуха или «электрический ветер», который представляет собой основной источник тяги. Поэтому он снова ограничен работой в газообразной диэлектрической среде и не использует поток отрицательного и значительно менее массивного электронного тока в процессе создания тяги, что может обеспечить сравнительно огромное ускорение и даже релятивистскую скорость и удельную тягу. импульс при аналогичном заданном уровне приложенного градиента потенциала - как это происходит в настоящем изобретении.

Соответствующий уровень техники раскрыт в пат. В патенте США № 3177654 фактически рассматривается проблема создания электрически развиваемой тяги, которая не ограничивается работой в атмосфере, и его заявленная основная цель состоит в том, чтобы обеспечить двигательную установку для обеспечения управляемого полета в атмосфере, который может продолжаться в космосе без изменения системы. основная операция. В одном варианте осуществления также предлагается круглый дискообразный сосуд, в котором высоковольтные электродные элементы ионизуют атмосферные газы посредством коронного разряда, а импульсное электромагнитное устройство вызывает выброс образовавшейся плазмы из двигательной камеры, создавая тягу за счет реакции. Это устройство, кроме того, решает проблему создания локального перепада(ов) тяги на корпусе или его корпусе для целей маневрирования полета и/или путевого управления путем обеспечения множества таких двигательных установок с импульсным разрядом, расположенных в виде концентрических колец (внутри дискоидное тело) и имеющими отдельные расходящиеся сопла. Однако по существу устройство, изложенное в только что процитированном патенте, фактически представляет собой метод ионизированного реактивного движения, требующий использования либо газообразной среды, такой как воздух, либо бортового хранения и высвобождения относительно массивного ионизируемого реакционного материала для любой оперативной возможности в космосе. . Более того, используемый импульсный режим работы, который ограничивает градиент ионизирующего потенциала до значения, меньшего, чем интенсивность поля пробоя, значительно ограничивает уровень мощности, вырабатываемой в качестве тяги по сравнению с непрерывным током поля разряда постоянного тока, создаваемым настоящим изобретением. при напряжениях, которые могут значительно превышать интенсивность пробоя. Наконец, это упомянутое устройство опирается на неуказанный источник генерируемой электрической энергии в работе, который, как следует предположить, должен был бы быть ядерным, если бы он был обычным по своей природе, чтобы упомянутое устройство могло избежать необходимости нести в противном случае массивный и ограничивающий дальность действия бортовой запас топлива. а не на удобных и длительно используемых постоянных магнитах с высокой плотностью энергии в качестве основного источника энергии (как это сделано в настоящем изобретении).

Патент США. В патенте США 3464207 раскрыт квазикоронный аэродинамический аппарат, который имеет лишь ограниченное отношение к настоящему изобретению, но на который, тем не менее, ссылаются как на дополнительный показатель преобладающей тенденции в концептуализации устройств, предназначенных для создания электрической тяги. Это устройство также основано на работе импульсного коронного разряда между разнесенными электродами с интенсивностью поля, меньшей, чем пробивная, тем самым сильно ограничивая получаемую движущую мощность. Кроме того, он эффективен только в газообразной диэлектрической среде и основан на градиенте давления электрического ветра, возникающем по признанному, до конца не изученному механизму. Это же устройство свидетельствует о большой теоретической сложности и специфичности конструкционного материала, что, казалось бы, указывает на узкий диапазон осуществимости. Такие характеристики не являются чем-то необычным в области электрических аэрокосмических двигателей и в некоторой степени присущи даже настоящему изобретению. Тем не менее, интересно отметить, что значительная тяга в форме аэродинамического градиента давления или подъемной силы до 30 фунтов/фут 2 площади внешнего электрода или более, как утверждается, может быть получена с помощью этого же устройства за счет использования асимметричного электроды или массивы электродов вместо использования электродов или массивов электродов примерно равной площади (как это сделано в настоящем изобретении), которые, следовательно, обеспечивают однородное поперечное сечение проводимости тока разряда.

В заявке PCT WO 85/03053 раскрыт летательный аппарат, основное сходство которого с настоящим изобретением состоит в том, что он включает в себя полый кольцевой маховик, который обеспечивает гироскопическую устойчивость и окружает относительно неподвижную центральную кабину и/или зону полезной нагрузки. Устройство, изложенное в нем, также обеспечивает средства свободного вращения для центрирования и стабилизации маховика или несущего винта внутри дисковидного корпуса и решает проблему, заключающуюся в том, что маневрирование в горизонтальном полете и/или управление направлением могут быть выполнены путем изменения местного углового ускорения несущего винта. - как и настоящее изобретение. Однако это другое устройство основано на сомнительной концепции, согласно которой очень большой угловой момент вращающегося маховика каким-то образом способен компенсировать потенциальную энергию, вызванную гравитацией, и что тем самым можно свести на нет общий вес устройства. Затем для работающего устройства должен быть обеспечен вертикальный подъем с помощью средств атмосферного теплового восходящего потока, и никакие средства электрического разряда не используются для создания подъемной силы или тяги.

Устройство, описанное в патенте Великобритании GB 2 312 709 А, представляет собой летательный аппарат, который по существу имеет форму диска или тарелки и имеет центральный осевой пост-электрод и разнесенный охватывающий кольцевой электрод, посредством которого между ними может возникнуть электрическая дуга. либо воспламенить топливо, подаваемое через форсунки, либо сильно нагреть поток отработанного воздуха, создаваемый вентилятором. Таким образом, это устройство фактически представляет собой гибридное реактивное или турбовентиляторное средство для создания реактивной тяги и использует прямой электрический разряд не в качестве основного источника тяги, а для увеличения тяги, создаваемой другими средствами. Поэтому указанное устройство должно работать исключительно в газообразной атмосфере и/или иметь на борту ограничивающий дальность действия запас горючего топлива. Однако в этом же устройстве используются мощные магнитные поля для придания дуговому разряду вращательного и дерандомизирующего аспекта, тем самым способствуя более равномерному распределению энергии поля дугового разряда, как и настоящее изобретение.

Таким образом, был исследован ряд аналогичных или важных электрических, магнитных и механических характеристик нескольких устройств предшествующего уровня техники, но, каковы бы ни были их точные достоинства и преимущества, ни одно из упомянутых устройств не обеспечивает правильное сочетание таких характеристик, необходимое для выполнения цели настоящего изобретения. В этом отношении можно констатировать, что ни одно из этих устройств предшествующего уровня техники не обладает способностью широко работать в космическом вакууме без бортового хранилища относительно массивного реакционного материала для создания тяги. Более того, кажется, что ни одно из этих устройств не использует заряженный проводящий корпус, содержащий соответствующим образом расположенные электроды и/или электродные матрицы для создания и управления асимметричным электродвижущим силовым полем на самом себе без вытеснения реакционной массы, будь то в газообразной диэлектрической среде или в космического вакуума, чтобы достичь движущей цели, как это делает настоящее изобретение. Наконец, замечено, что ни одно из вышеупомянутых устройств предшествующего уровня техники не может создавать этот тип полезного электродинамического поля, создающего тягу, таким образом, чтобы обеспечить выполнение более чем одной целевой функции, такой как производство полезной тепловой кинетической энергии и/или или развитие потенциальных возможностей передачи сигналов.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет собой бесщеточный электрический генератор с постоянными магнитами, который создает полезное внешнее электродинамическое поле сверхвысокой энергии или непрерывный квазикогерентный коронный или дуговой разряд постоянного тока с одинаковой плотностью тока, который полностью окружает и охватывает симметричный дискообразный проводящий элемент машины. корпус и, как следствие, стремится к сбалансированной бигемитороидальной форме.

Изобретение включает в себя единообразную компоновку стационарных электромагнитных якорей, которые можно использовать как группу для придания целостной и дерандомизирующей вращательной силы внешнему разрядному току, которая препятствует образованию концентрированных дуговых стримеров или канальных явлений и, таким образом, способствует в придании электродинамическому полю квазикогерентного характера. Расположение электромагнитных якорей в указанном генераторе, действующих как группа одновременно, также вносит часть требуемого входного вращательного момента машины на ее токоведущий роторный узел.

Настоящее изобретение обеспечивает генератор высокого напряжения с постоянными магнитами, в котором первичное напряжение постоянного тока, индуцированное внутри его вращающихся катушек, электростатически прикладывается к его проводящему роторному узлу бесщеточным способом с использованием методов смещения отсечки вакуумной трубки, таких как вторичный коронный разряд постоянного тока или дуговой разряд. при этом вокруг его корпуса возникает ток, который на порядки превышает рабочий ток через указанные катушки.

Упомянутый первичный высоковольтный генератор по изобретению затем имеет корпус или корпус, который разделен на отдельные отрицательную (эмиттерную), нейтральную и положительную (коллекторную) электрические секции, так что непрерывный внешний поток такого разрядного тока лучше всего облегчается и осуществляется внутри проксимальным ротором, и при этом подходящие средства для циркуляции одной или нескольких форм жидкого хладагента через любую одну или несколько указанных секций корпуса могут использоваться в целях извлечения чрезвычайно высокого уровня восстанавливаемой тепловой энергии (возникающей в результате такой ток разряда), который предназначен главным образом для использования в крупномасштабном производстве электроэнергии и/или дистиллированной или опресненной воды.

Данное изобретение в качестве генератора электродинамического поля также обеспечивает заметный и практический уровень электрически развиваемой тяги за счет релятивистского импульса индуцированного сверхвысоковольтного внешнего дугового разряда постоянного тока, падающего на его положительные (коллекторные) секции корпуса, который может быть приданный в различной степени неизометрический характер и, следовательно, направленный в движение посредством избирательного управления: (i) сопротивлением бесщеточных электрических связей между положительными секциями корпуса и проксимальным токоведущим ротором; и/или (ii) выходной магнитный поток различных стационарных электромагнитных якорей.

Изобретение в качестве генератора поля сверхвысокой энергии, кроме того, представляет собой уникальный, но практически осуществимый способ создания переменного электромагнитного и/или гравиметрического сигнала, с помощью которого полезная информация может как передаваться, так и приниматься отдельным аналогичным устройством, в дальнейшем использование эффектов, связанных с внешним электродвижущим полем устройства. Связь упомянутых полевых эффектов с теорией квантовых потенциальных вакуумных флуктуаций, которая сейчас изучается, что может позволить разработать такой сигнал, имеющий нетрадиционную природу, снова упоминается ниже.

В любом случае описанный генератор электродинамического поля может быть реально изготовлен и продан в различных размерах в соответствии с потребностями или желанием для достижения его замечательных целей; могут работать как в газообразной диэлектрической среде, так и в космическом вакууме; и может включать вспомогательные механические, электрические и/или электронные элементы на корпусе или внутри него для достижения всех целей, изложенных выше.

Коротко говоря, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения сначала предусмотрен плоский кольцевой сегментированный ротор с очень высокой токовой проводимостью, который становится емкостным по своей природе за счет прикрепления подходящим образом спаренных электродных колец. Среди таких пар емкостных колец попеременно размещаются также на роторе ряд тороидальных генераторных катушек с очень большим средним радиусом по сравнению с радиусом их поперечного сечения. Полученный составной роторный узел затем монтируется с возможностью вращения внутри секционного проводящего корпуса. Потенциальная энергия, присущая полям кольцеобразных стационарных постоянных магнитов, закрепленных концентрическими круговыми рядами внутри корпуса, используется для электрической поляризации ротора по его радиальной ширине кольца посредством «первичного» напряжения постоянного тока, создаваемого при относительном вращательное движение между такими катушками и магнитами. Поляризованный таким образом ротор электрически связан с одной стороны (по своей положительной внутренней окружности) с двумя аксиально-центральными секциями корпуса коллектора посредством электростатической индукции через систему плоскопараллельных электродных элементов, а с другой стороны (по своей отрицательной внешней окружности). ) к двум радиально-периферийным секциям корпуса эмиттера через вакуумированную камеру пространственного заряда. Последующая транспортировка и накопление электронного заряда ротором между проксимальными секциями корпуса с противоположной полярностью вызывает появление гораздо более высокого «вторичного» напряжения на промежуточных нейтральных секциях, что приводит к непрерывному протеканию разрядного тока сверхвысокой энергии постоянного тока вокруг ротора. корпус снаружи и поперек ротора внутри.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

Выгоды и преимущества, связанные с изобретением и его целями, обсуждаемыми выше, лучше всего проиллюстрированы следующими чертежами и описанием.

ИНЖИР. На фиг.1 показан вид сбоку в разрезе периферийной и основной рабочей конструкции изобретения, включающей роторный узел, а также элементы, установленные на раме.

ИНЖИР. 2 показан вид сверху в разрезе под углом 30°. радиальный сектор той же рабочей структуры.

ИНЖИР. 3 показан вид сбоку симметричного корпуса или конфигурации корпуса согласно изобретению.

ИНЖИР. 4 показан вид сверху или вид снизу той же самой конфигурации корпуса/корпуса.

ИНЖИР. 5 изображен небольшой радиальный сектор конструкции основного узла ротора, вид сверху, детали сегментов ротора, межсегментных изоляторов и излучателей поля.

ИНЖИР. 6а и 6b показаны виды сбоку и сверху, соответственно, одного из излучателей поля проводящего ротора согласно изобретению.

ИНЖИР. 7 показано упрощенное схематическое изображение двух электродных решеток «первичного индукционного кольца» изобретения относительно электрической цепи ротора.

ИНЖИР. 8 показана схема одной симметричной половины схемы первичной энергосистемы согласно изобретению в варианте конструкции «одноступенчатого» ротора.

ИНЖИР. 9 показана схема одной симметричной половины той же самой схемы первичной энергосистемы в варианте конструкции «трехступенчатого» ротора.

ИНЖИР. 10 показана схема системы управления напряжением возбуждения согласно изобретению.

ИНЖИР. 11 показана упрощенная диаграмма «огибающей» электродинамического поля, создаваемого изобретением, на виде сбоку корпуса/корпуса изобретения.

ИНЖИР. 12 показана схема фиг. 11, с добавлением линий, обозначающих векторы электрического и магнитного полей, составляющие одну и ту же огибающую электродинамического поля.

ИНЖИР. 13 показан вид сверху или снизу, соответствующий виду сбоку на фиг. 12.

ИНЖИР. 14 показан вид сверху или снизу радиального сектора нейтральной секции корпуса согласно изобретению, демонстрирующий устройство системы охлаждения и/или теплопередачи корпуса.

ИНЖИР. 15 показана деталь варианта осуществления предпочтительного средства крепления сегмента центрального винта и узла привода несущего винта.

ИНЖИР. 16 показана схема стационарной силовой цепи якоря согласно изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Метод работы

Раскрытое здесь изобретение представляет собой генератор электродинамического поля («EDF»). Основная задача, связанная с достижением целей настоящего изобретения, заключается в том, как создать и поддерживать разность потенциалов в несколько мегавольт на внешнем секционном корпусе, которая не нейтрализуется немедленно из-за неконтролируемого прямого дугового разряда. Первая часть проблемы в этом отношении заключается в том, что невозможно создать такое напряжение непосредственно в традиционной конструкции генераторной катушки, поэтому напряжение, прикладываемое к заряженным секциям корпуса, должно достигаться специальными электростатическими средствами. Во-вторых, ток разряда должен создаваться и проводиться внутри таким образом, чтобы: (i) лишь малая часть его фактически проводилась генераторными катушками (в пределах их очень ограниченной токовой нагрузки по сравнению с током ротора); и (ii) каждая отрицательная и положительная секции корпуса заряжаются быстрее, чем разряжаются, пока не установится огромная равновесная разность потенциалов поля, которая представляет собой сумму примерно равных напряжений отрицательной и положительной секций корпуса.

Сформулировав таким образом основные части общей проблемы, возможно, лучше всего рассмотреть и объяснить средства ее решения в обратном порядке. Таким образом, крайне важно осознать, что предлагаемая конфигурация корпуса генератора EDF будет демонстрировать значительную статическую емкость, несмотря на его необычную геометрию, учитывая тот факт, что отрицательная и положительная части его корпуса должны иметь по существу равные площади поверхности. Это простое правило обеспечивает два очень важных следствия: (i) напряжение на корпусе достигнет значения, представляющего равные отрицательный и положительный потенциалы, в зависимости от отсутствия фиксированного заземления, при условии, что плотности индуцированного поверхностного заряда достаточны, чтобы вызвать непрерывный ток утечки между его участками с противоположной полярностью; и (ii) ток утечки между секциями корпуса с противоположной полярностью будет иметь тенденцию принимать относительно однородное поперечное сечение и плотность тока в ответ на вычислимый уровень неоднородной плотности поверхностного заряда между непараллельными, но равными по площади пластинами. `. Таким образом, используя традиционные формулы, можно определить, какое количество электронного заряда необходимо снять с положительных секций корпуса и сохранить в балластных конденсаторах, чтобы установить плотность положительного поверхностного заряда, соответствующую желаемой разности потенциалов корпуса или корпуса.

Далее, Генератор должен и будет иметь возможность заряжать эти положительные секции корпуса (путем лишения их собственных электронов) гораздо быстрее, чем созданный таким образом положительный поверхностный заряд нейтрализуется коронным или дуговым разрядом из отрицательных секций корпуса. Поскольку эти электроны разрядного тока в конечном итоге достигнут времени прохождения, приближающегося к нулю, это, в свою очередь, означает, что должно быть «проще» на вольт снять отрицательный заряд с положительных участков - с использованием системы индукции поля, которая состоит из «матриц первичных электродов». «-то есть доставить этот заряд к отрицательным секциям вакуумной камеры с помощью относительно массивных эмиттеров поля, установленных на роторе.

Можно показать, что разность потенциалов на упомянутых первичных матрицах при работе будет иметь тенденцию быть равной и противоположной разности потенциалов на такой вакуумной камере, отчасти из-за принципа экранирования Фарадея и отрицательного напряжения «обкладки» емкостного корпуса. естественным образом будет стремиться к численному равенству с числом положительных участков за счет электростатической индукции. Следовательно, стационарные первичные катоды электронной эмиссии, которые соединяют положительные секции корпуса с ротором, должны иметь гораздо меньшую работу выхода поверхности (и более высокую излучательную способность), чем вращающиеся элементы электронной эмиссии, которые соединяют ротор с отрицательными секциями корпуса. . Этот критерий достигается за счет пропитки этих катодов торием (для стимулирования их излучательной способности) и отсутствия такой пропитки полевых эмиттеров ротора.

Только что описанное соотношение устанавливает то, что инженеры-электрики называют «мгновенной разницей зарядов» по отношению к этим двум наборам компонентов, работающих при равных, но противоположных зарядных напряжениях или разностях потенциалов, и соотношение их соответствующих электронных излучательных способностей будет, таким образом, определять максимальную величину. коэффициент, при котором можно ожидать, что указанное напряжение вторичного поля (на внешнем корпусе) превысит напряжение на стационарных внутренних матрицах первичных электродов. В дальнейшем это соотношение будет называться «коэффициентом расширения первичного напряжения», а концепция мгновенного дифференциального заряда, а также его взаимосвязь с упомянутым коэффициентом расширения напряжения будут более подробно объяснены в соответствующем разделе ниже. Однако на этом этапе важно отметить, что для реализации этого расширения напряжения оно должно и будет поддерживаться балластными конденсаторами, имеющими подходящую общую емкость, как указано выше, которые обеспечивают соответствующую силу электростатической индукции.

Наконец, должен и будет использоваться метод подачи на ротор настолько большого первичного напряжения постоянного тока, насколько это практически возможно разработать в основной генерирующей системе устройства, без того, чтобы такая цепь «первичной энергосистемы» проводила более незначительного процента тока разряда. тем самым инициировано. Для этого и способом, не требующим щеток, в настоящем изобретении используется метод смещения отсечки вакуумной трубки: посредством чего такое первичное напряжение электростатически индуцируется на роторе между двумя наборами пар колец емкостных электродов (в вакууме), при этом Поток тока через эти установленные на роторе массивы индукционных электродов - и через саму основную генерирующую цепь - абсолютно минимизирован за счет применения напряжения управляющей сетки, которое по существу отрицательно по отношению к соответствующим катодам.

При определенном относительном потенциале электростатическая сила, действующая такой управляющей сеткой (сетками) на электроны, эмитируемые катодом цепи ротора, достаточна для того, чтобы практически полностью перекрыть поток постоянного тока через эти индукционные массивы ротора; тем не менее, первичное напряжение постоянного тока передается на большие проводящие сегменты ротора, так что между секциями корпуса с противоположной полярностью возникает и поддерживается (поперек ротора) сравнительно большой зарядный ток, который впоследствии выражает расширенное вторичное напряжение как ток разряда примерно жилье. Таким образом, можно провести аналогию с описанием генератора EDF как эквивалента постоянного тока для повышения напряжения с помощью средств электростатической индукции на трансформаторе переменного тока (для повышения напряжения переменного тока с помощью средств электромагнитной индукции).

Общая форма изобретения

Соответственно, ссылаясь на фиг. 1-4, настоящее изобретение представляет собой новую форму бесщеточного электрического генератора с постоянными магнитами для создания полезного внешнего электродинамического поля сверхвысокой энергии или непрерывного квазикогерентного коронного или дугового разряда постоянного тока с по существу однородной плотностью тока, и, как таковое, Генератор по существу содержит и включает в себя:

[A] плоский проводящий ротор (6), в основном состоящий из большого количества равномерно расположенных отдельных металлических проводников или сегментов (14) и такого же количества проводящих элементов электронной эмиссии или полевых эмиттеров (17), расположенных радиально в кольцеобразном виде. Конфигурация маховика похожа на вращающуюся платформу карусели, все которые электрически соединены параллельно путем прикрепления тонкого металлического электродного кольца (68) вокруг положительной внутренней окружности каждой из двух основных плоских поверхностей сформированного таким образом кольцевого маховика и путем прикрепления другого такого кольца (22) к отрицательной внешней окружности каждой такой плоской поверхности ротора;

[B] основная электрическая генерирующая система, установленная на указанном роторе и используемая для создания очень высокого первичного напряжения постоянного тока внутри множества вращающихся катушек тороидального поля (35) (40) (56) посредством электромагнитной индукции с равным количеством круглых массивов кольцеобразные стационарные постоянные магниты (34), (39) (55) (которые расположены рядом и концентрично с ними), так что внутренний ток первичного разряда может тем самым инициироваться между ротором (6) и корпусом электронов «Кольцо эмиттера» (47) - через вакуумированную камеру пространственного заряда (11) - что на несколько порядков превышает рабочий ток через упомянутые катушки возбуждения;

[C] проводящий внешний корпус (1), разделенный на множество отдельных электрических секций - отрицательной (3), нейтральной (4) и положительной (5) - которые могут заряжаться от внутреннего ротора электростатической индукцией и/ или таким током первичного разряда (в зависимости от обстоятельств) и внутри вакуумированного индукционного отсека (12), в котором указанный ротор (6) в сборе, включая указанные генераторные катушки, прикрепленные к нему, установлен с возможностью вращения;

[D] множество отдельных систем неподвижных плоскопараллельных электродных элементов (64)-(67), которые электрически связывают поляризованный ротор (6) посредством электростатической индукции вокруг его положительной внутренней окружности (внутри указанного вакуумированного отсека (12)) с двумя аксиально-центральные секции корпуса коллектора электронов (5) и множество подобных отдельных систем установленных на роторе плоскопараллельных электродных колец и/или радиальных электродных элементов, которые могут использоваться для соединения основной части отдельных выходов напряжения постоянного тока упомянутых вращающиеся катушки возбуждения, расположенные противоположно друг другу, последовательно-параллельно в таком составном роторном узле;

[E] этот составной узел ротора (6) в качестве средства транспортировки и емкостного хранения электронного заряда между секциями корпуса с противоположной полярностью (5) и (3) (которые расположены проксимальнее внутренней и внешней окружностей ротора соответственно) , так что значительно более высокое вторичное напряжение возникает на промежуточных нейтральных секциях корпуса (4), что приводит к непрерывному разрядному току постоянного тока сверхвысокой энергии вокруг корпуса снаружи, который также проводится внутри через сегменты ротора (14), что проходить поперек нейтральной части корпуса и между положительными секциями;

[F] большое количество стационарных электромагнитных якорей (37) в едином круговом расположении, расположенных в нейтральной электрической области (4) корпуса, которые должны работать в основном от переменного постоянного напряжения, но которые также могут принимать ограниченные импульсные однонаправленные или вход переменного напряжения, которые используются как группа для придания упорядоченного вращательного магнитного векторного момента внешнему току разряда, который препятствует образованию концентрированного дугового стримера или явления канала и, таким образом, помогает сделать такой ток квазикогерентным по своей природе. ; и

[G] указанная основная электрическая генерирующая или первичная энергосистема работает и используется таким образом, что незначительное импульсное однонаправленное или переменное напряжение накладывается на высокоэнергетический постоянный ток ротора, и поэтому внешний ток разряда приобретает дискретную мощность переменного тока. коэффициент, в целях модуляции электродинамических характеристик внешнего поля во время нормальной работы и/или в целях изучения потенциальных возможностей передачи сигналов изобретения в связи с интригующими новыми теориями в квантовой физике высоких энергий и теории относительности.

В варианте электрической схемы генератора с «одноступенчатым» ротором, предназначенном для использования в приложениях для вывода электрической и/или тепловой энергии, любое такое незначительное напряжение переменного тока, присутствующее в указанной цепи ротора, получает лишь скромный и одиночный уровень усиления. - способом, обычно связанным с одной многоэлектродной вакуумной лампой. В варианте электрической схемы генератора с «трехступенчатым» ротором, предназначенном для использования в двигательных установках и/или средствах связи, любое такое незначительное напряжение переменного тока может получать существенный и множественный уровень усиления - способом, обычно связанным с кратное количество последовательно соединенных многоэлектродных электронных ламп.

ИНЖИР. 1 показан вид сбоку в разрезе общей формы изобретения, как будто прорезанный по центральной оси круглой конструкции. Показана только одна сторона конической периферийной части конструкции, при этом генератор в целом симметричен относительно оси, вдоль которой разрезается показанный участок. ИНЖИР. 2 показан вид сверху в разрезе изобретения, как если бы он был прорезан прямо над узлом ротора по «экватору», с углом наклона всего около 30°. радиальный сектор показанной круглой конструкции (остальные 330° идентичны вокруг Генератора). В каждом случае для обозначения идентичных элементов используются одинаковые ссылочные номера. Фиг. 3 и 4 представляют собой виды Генератора сбоку, сверху или снизу (соответственно), показывающие внешний вид изобретения и создаваемое им внешнее поле. Следующее обсуждение общей формы изобретения будет проведено со ссылкой на фиг. от 1 до 4, если не указано иное.

Все устройство по изобретению содержится внутри круглого проводящего внешнего корпуса или корпуса (1), который сужается от вертикальной центральной линии («оси») к краю (или «экватору»). Общий корпус радиально симметричен вокруг оси и двусторонне симметричен относительно экватора. Две центральные одноосновные сферические секции этого корпуса (5) будут заряжены положительно, две его промежуточные конические кольцеобразные секции (4) будут электрически нейтральными, а сходящиеся крайние или периферийные конические кольцеобразные секции (3 ) будет заряжен отрицательно. Предпочтительно, чтобы площади поверхности внешней (3) и внутренней (5) секций корпуса были равны, а конкретные детали конструкции корпуса или корпуса приведены в следующем разделе.

Каждую из двух симметричных положительных секций корпуса (5), или положительных «зон» корпуса, следует разделить на радиальные секторы равной площади (42), число которых равно числу однотипных секций, на которые разделена надстройка устройства. Таким образом, в предпочтительном варианте генератора каждая из этих двух положительных зон (5) будет разделена на 36 таких секторов и изолирована сверху и снизу, что в общей сложности дает 72 индивидуально управляемые области коллектора разряда. Секторы положительной зоны (42) вместе составляют то, что в дальнейшем может называться «концентратором поля» устройства, и должны состоять из проводящего тугоплавкого металла или высокотемпературного конструкционного сплава, такого как нержавеющая сталь № 310. Эти положительные сектора изолированы между секторами с помощью изолирующих «перегородок» (43) из подходящего керамического материала (такого как кордиерит) и должны поддерживаться изолирующей подкладкой (не показана).

По меньшей мере, один поверхностный слой «нейтрального кольца» корпуса (46) также должен быть прикреплен к раме корпуса и состоять из одного или нескольких изолирующих керамических материалов (таких как кордиерит, цирконий и/или кезит, при необходимости). Указанный нейтральный слой(и) корпуса может быть нанесен в виде плит и/или плиток на неметаллический настил "палубы" (не показан отдельно), поддерживаемый балками надстройки (153). Этот настил и его опорные балки предпочтительно состоят из углеродного композитного материала и, таким образом, будут достаточно проводящими. Следовательно, оба они должны быть изолированы от положительного полевого концентратора с помощью диэлектрического буферного материала (45), а от эмиттерного кольца корпуса (47), состоящего из двух отрицательных секций корпуса (3), - с помощью вспомогательного диэлектрического буфера (50). Надстройка нейтральной секции корпуса генератора подробно показана на фиг. 14, а также система трубопроводов охлаждающей жидкости или «теплопроводов» (74)-(79) для поддержания нейтральных секций корпуса (4) и надстройки, а также закрытой основной энергосистемы - при приемлемой рабочей температуре. . Такая система промежуточного охладителя будет использовать криогенный хладагент, такой как жидкий воздух или азот, когда генератор EDF работает в атмосфере с целью выработки тепловой энергии, и будет объяснен более подробно в следующем разделе.

Отрицательные пластины корпуса, которые образуют каждую секцию (3) периферийного эмиттерного кольца (47) генератора, по которому ротор (6) распределяет разрядный ток, образующий внешнюю оболочку поля, должны быть изготовлены из алюминия высокой чистоты, который представляет собой медь. плакирован, а затем никелирован для предотвращения эрозии при высоких уровнях напряжения и тока поля. Примыкающие кромки всех соседних таких пластин должны быть приварены друг к другу и прикреплены к любому необходимому оборудованию нейтральной секции корпуса так, чтобы внутри образованной таким образом периферийной камеры (11) мог создаваться сильный вакуум. Индукционный отсек (12), заключенный между двумя нейтральными секциями корпуса (4), примыкает к периферийной или пространственной зарядной камере (11) и, таким образом, одинаково вакуумируется.

Герметичная центральная камера (2) внутри корпуса (1), расположенная между двумя его положительными зонами (5) корпуса, представляет собой место расположения кабины управления генератором и зоны его полезной нагрузки при использовании в качестве аэрокосмического корабля. Внутренняя часть (11)-(12) отрицательной (3) и нейтральной (4) секций корпуса (соответственно) изолирована отдельно и должна быть максимально вакуумирована для повышения эффективности различных вращающихся и неподвижных матриц электродов и предотвратить их разрушительный провал. Основные вакуумные уплотнения (155) и буферы заряда вакуумной камеры ротора (156) показаны на фиг. 1.

Внутри вакуумированного индукционного отсека (12) корпуса (1) и вокруг центральной камеры (2) расположен составной роторный узел (6) в виде плоского кольцевого маховика. В предпочтительном варианте в роторе используются 180 отдельных проводников или сегментов (14) с очень высокой общей токовой нагрузкой, как будет видно при обсуждении фиг. 5 ниже, а также такое же количество межсегментных изоляторов или сегментных «сепараторов» (16). Предпочтительным материалом для сегментов ротора является медь высокой чистоты, сертифицированная как бескислородная, чтобы противостоять образованию свободных радикалов кислорода при высоких рабочих температурах, которые могут ухудшить характеристики различных электродных решеток и вызвать нежелательное увеличение вакуумной камеры ( 11) температура.

Внутренние концы сегментов ротора (14) и сепараторов сегментов (16) механически соединены через их удерживающую и блокирующую секцию с одним или несколькими зубчатыми венцами (8), которые полностью вращаются вокруг центрального отверстия ротора. ротор в сборе. Подходящие изолирующие крепежные детали (7), как подробно описано в следующем разделе (и показано на фиг. 15), будут использоваться для обеспечения жесткого механического соединения сегментов и сепараторов с упомянутой коронной шестерней и соответствующим приводом. средства такие, что шестерня(и) и все проводящие компоненты такого приводного средства электрически изолированы от сегментов, находящихся под напряжением. Кольцевая(ые) шестерня(и) (8) может приводиться в зацепление с одной или несколькими шестернями или ведущими шестернями(ами) (162), приводимыми в действие двигателем (9) или их множеством, которые могут быть различных типов (например, электрическими или гидравлическими). заставляя ротор вращаться вокруг центральной камеры (2). Ротор поддерживается возле его внешнего края двумя шариковыми дорожками (25), установленными на надстройке корпуса и роторе и имеющими шарики подшипников (26), позволяющие ему свободно вращаться.

Как можно видеть на фиг. 1 или 7, сегменты ротора (14) электрически соединены между собой на каждом конце непрерывными внутренними (68) и внешними (22) электродными кольцами, а также в промежуточных точках индукционными катодными кольцами (28) и индукционными анодными кольцами (61). . Внутренние электродные кольца (68) составляют анодные элементы массива первичных индукционных колец, как будет описано ниже. Каждое из внешних электродных колец (22) покрыто диэлектрическим слоем (23), который, в свою очередь, покрыт анодным кольцом (24), и каждая комбинация колец (22) и (24), разделенных диэлектрическим слоем (23), образует балластный конденсатор заряда корпуса, функция которого будет подробно объяснена ниже. Индукционные анодные кольца (29) и катодные кольца (59) используются для электростатического возбуждения соответствующих отрицательных и положительных напряжений на установленных на роторе кольцах (28) и (61) соответственно, тем самым подавая электрическое напряжение на сегменты ротора, как также будет описано далее. подробности ниже.

ИНЖИР. 5 показаны детали базовой конструкции ротора. Керамические детали клиновидной формы или сепараторы сегментов (16), количество которых равно количеству проводящих сегментов ротора (14), должны быть расположены равномерно между отдельными сегментами, как и периферийные излучатели поля ротора (17). Для формирования базовой конструкции ротора сегментов, сепараторов и излучателей поля должно быть одинаковое количество, предпочтительно по 180 штук каждого. Указанные сепараторы сегментов на самом деле имеют скорее конструкционное, чем изолирующее назначение, и не только придают жесткость всему ротору, чтобы предотвратить его деформацию при повышенной температуре и скорости вращения, но также обеспечивают непроводящую основу для установки всех других компонентов узла ротора. Каждый из керамических сепараторов (16) соединен с соседними сегментами (14) огнеупорными клеевыми слоями (15).

Два важных критерия выбора материала керамического сепаратора сегментов заключаются в том, что выбранный материал легко поддается механической обработке, как сталь, и обеспечивает очень высокую физическую прочность, но при этом не требует обжига. Эти параметры ограничивают выбор практически одного вещества: силиката магния (MgSiO3). При правильном формировании этот материал можно фрезеровать, сверлить и нарезать резьбу, как сталь (с использованием низкоскоростных инструментов из карбида вольфрама), и он приближается к физической прочности фарфора, полученного сухим прессованием. Он готов к использованию сразу после формования и не требует закалки в печи.

Эта последняя характеристика очень важна, поскольку чрезвычайно сложно изготовить обожженные керамические детали с необходимым в этом случае точным контролем размеров, и она устраняет тенденцию к образованию микротрещин на более толстых обожженных изделиях, которые потенциально могут вызвать разрушительное разрушение детали под нагрузкой. высокая центробежная нагрузка. Наплавку можно выполнять с помощью наждачной бумаги или шлифовальных кругов, и очень важно, чтобы этот материал обрабатывался абсолютно сухим, поскольку он довольно пористый, и любая используемая смазка имеет тенденцию значительно изменять его диэлектрические свойства. Силикат магния этого типа доступен от CeramTec NA под обозначением CeramTec AlSiMag 222 и выдерживает постоянную рабочую температуру более 1300°С. С.

Изолирующие сепараторы (16) короче проводящих сегментов (14), что позволяет закреплять полевые излучатели (17) снаружи сепараторов. Таким образом, полевые эмиттеры расположены по внешней окружности узла ротора и должны быть изготовлены из спеченного тугоплавкого композита, такого как вольфрам-медь, выбранного из-за его относительной рабочей функции поверхности и превосходных характеристик дуговой эрозии. Как можно видеть на фиг. 5, 6a и 6b, полевые излучатели механически и электрически прикреплены к проводящим сегментам (14) через фиксирующие штифты (19), которые входят в ответные отверстия, утопленные в концах сегментов. Эти эмиттеры (17) сужаются к несколько закругленным краям на концах (20), которые образуют крайнюю периферию ротора (как в сборе), и имеют прямоугольную форму у своих оснований (18), чтобы плотно прилегать к изолирующим сепараторам ( 16). На виде сверху на фиг. 6б видно, что полевые эмиттеры повторяют сужение сегментных сепараторов (16), слегка увеличиваясь в ширине от их оснований (18) к кончикам (20). Проводящие сегменты (14), напротив, имеют постоянную ширину по всей своей длине.

Общее описание структуры первичной энергосистемы

Привод ротора и узлы позиционирования

Ссылаясь теперь на фиг. 15, несущая сборка в виде центрифуги с разъемной рамой, напоминающая вращающееся монтажное устройство для поворотной платформы карусели, может использоваться для жесткой подвешивания, центрирования и установки с возможностью вращения сборного роторного узла вокруг его внутренней окружности внутри вакуумированного индукционного отделения корпус, и такой узел несущего элемента предпочтительно должен быть изготовлен из свариваемого немагнитного металлического сплава, который соответствующим образом изолирован от компонентов узла ротора, находящихся под напряжением.

Вращающийся узел держателя может быть механически прикреплен и/или приварен к одному или нескольким большим металлическим зубчатым венцам, которые могут состоять из одинаковых секций (163) для облегчения конструкции и которые, в свою очередь, могут поддерживаться, приводиться в движение и динамически тормозиться. с помощью одного или нескольких низковольтных мотор-генераторов постоянного тока (161) (аналогичных тем, которые используются в больших электропоездах) и ведущей шестерни (162). Такая кольцевая шестерня(и) может дополнительно поддерживаться шестерней и узлами опорных подшипников (при необходимости - не показано на фиг. 15). Такие приводные двигатели-генераторы (161) и упомянутые опорные опорные подшипниковые узлы (если таковые имеются) должны быть отдельно и без вращения прикреплены к относительно неподвижной надстройке корпуса.

Ссылаясь еще на фиг. 15 можно видеть, что в предпочтительном варианте внутренний конец каждого сегмента ротора (14) и сепаратора сегментов (16) расширен наружу, образуя удерживающий «веерный хвост» (160). Эти удерживающие вентиляторы предпочтительно закрыты и подготовлены для соединения с приводным узлом с использованием системы: [i] изолирующих внутренних (171) и внешних (173) керамических тепловых прокладок; [ii] осевые (172) и радиальные (174) нейлоновые (или эквивалентные) буферы нагрузки; и [iii] изолирующие смещения (170) и стопорные (175) керамические втулки. Затем фиксирующие хвостовики закрепляются в ведомом узле с помощью двух идентичных несущих полуконструкций, содержащих стойки и элементы рамы (168) и секции стопорного кольца (167), с использованием: [i] секций монтажного кольца (164), каждая из которых имеет две секции зубчатого венца. (163) прикреплен к нему; [ii] соответствующее количество монтажных кольцевых прокладок (165), каждая из которых имеет прикрепленную к ней очень жесткую металлическую сгибающую пластину (166); и [iii] нейлоновые (или эквивалентные) торсионные буферы (169). Ведущие шестерни (162) позволяют предпочтительно использовать в общей сложности 32 одинаковых и равномерно расположенных блока приводных двигателей-генераторов постоянного тока (161), которые установлены на заземленной раме генератора (10), для приложения входного крутящего момента (или вращательного момента против вращения). тормозной момент) к сборному узлу несущего винта путем зацепления в общей сложности четырех коронных шестерен (состоящих из секций (163)), которые прикреплены к описанному узлу приводного несущего винта.

Для дальнейшего центрирования и стабилизации композитного ротора вокруг его внешней периферии внутри вакуумированного индукционного отсека корпуса следует использовать узлы подшипников качения в качестве легко осуществимой механической альтернативы для этой цели электромагнитным системам позиционирования с «нулевым трением» (типа, который обычно связанные с технологией поездов на магнитной подвеске), которые имеют гораздо большую сложность.

Такие узлы подшипников качения могут содержать две взаимодополняющие пары неподвижных и вращающихся дорожек качения (25) с круглыми канавками по внешней периферии узла составного ротора, а также соответствующее количество шариков подшипников (26), включая средства равномерного отделения шариков, и эти подшипниковые узлы могут быть изготовлены из немагнитной нержавеющей стали и/или специальной шарикоподшипниковой керамики (например, из нитрида кремния (Si 3 N 4)), которая может работать без смазки в очень горячей электрически заряженной среде.

Ротор и связанные с ним элементы

К конструкции базового ротора прикреплен ряд электрических конструкций, которые вращаются вместе с сегментами, сепараторами и излучателями поля как составной узел. Следует понимать, что конструкции, установленные на роторе, и конструкции, взаимодействующие с ротором, являются симметричными выше и ниже экватора внедряющего устройства, а также непрерывными или повторяющимися при размещении вокруг устройства в плоскости сегментов ротора, так что ссылка на элемент в одной точке над ротором также применима к аналогичным элементам ниже и вокруг ротора.

Ссылаясь на фиг. 1 и 2, и в предпочтительном трехступенчатом варианте осуществления изобретения, подходящем для аэрокосмического корабля (как схематически показано на фиг. 9), следующие элементы основных средств генерации электроэнергии установлены на кольцевом роторе. Обычно начиная с внешней окружности ротора и двигаясь внутрь, а для каждой конструкции начиная с ротора и двигаясь вверх, это:

[a] балластный конденсатор, содержащий отрицательный кольцевой элемент (22), прикрепленный непосредственно к ротору, диэлектрический слой (23), прикрепленный к нему, и положительный кольцевой элемент (24);

[b] шариковая дорожка подшипника (25), внутри которой шарики подшипника (26) катятся между двумя идентичными половинами дорожек качения - одной на роторе, а другой - установленной на неподвижной несущей раме судна. Шариковая дорожка (25) и шарики подшипника (26) поддерживают ротор по периферии и являются конструктивно механическими и не участвуют в электрической работе изобретения;

[c] кольцевая матрица индукционных диодов в виде катодного кольца (28), которое установлено на сегментах ротора (14) и электрически соединено с ними, и анодного кольца (29), которое прикреплено плоскопараллельно к катодное кольцо (28) и изолировано от него подходящей опорной конструкцией с использованием изолирующих стоек, штифтов или кронштейнов внутри или на сепараторах сегментов (16). Хотя полученную комбинацию можно рассматривать как двухэлементную или диодную ламповую конструкцию и она имеет аналогичное название, точнее, это «холодный» конденсатор с параллельными пластинами высокой стоимости и значительной проводимости переменного тока, который предпочтительно демонстрирует умеренную утечку постоянного тока в цепи. текущий;

[d] катушка внешнего возбуждения (35), намотанная по спирали и поддерживаемая на непрерывной опоре катушки или структурном сердечнике, который предпочтительно является неферромагнитным (не показан). Предпочтительно на сердечнике имеются две обмотки, которые вместе составляют такую катушку, как будет обсуждаться в разделе схем ниже и как показано на фиг. 9 - основная часть, или обмотка возбуждения (81), и второстепенная часть, или обмотка смещения (82);

[e] внешнюю решетку триодных колец для передачи напряжения в виде колец или элементов катода (30), элемента управляющей сетки (31) и анода (32), прикрепленных плоскопараллельно или радиально-концентрически над сегментами ротора ( 14) и изолированы от них и друг от друга аналогичной несущей конструкцией (с использованием изолирующих стоек, штифтов или кронштейнов) внутри или на сепараторах сегментов (16). Эта комбинация также включает в себя триодную ламповую конструкцию с контролируемо изменяемой проводимостью переменного тока;

[f] центральная катушка поля (40), намотанная по спирали и поддерживаемая на непрерывной опоре или сердечнике катушки описанного типа. На сердечнике снова имеются две обмотки, как будет обсуждаться в разделе «Схемы» ниже (и как показано на фиг. 9) — основная часть, или обмотка возбуждения (83), и второстепенная часть, или обмотка смещения (84). ;

[g] внутреннюю кольцевую решетку триода, передающего напряжение, в виде колец или элементов катода (51), элемента управляющей сетки (52) и анода (53), прикрепленных плоскопараллельно или радиально концентрически над сегментами и изолированных от их и друг от друга с помощью описанной опорной конструкции(ок). Эта комбинация снова включает в себя триодную ламповую конструкцию с контролируемо изменяемой проводимостью переменного тока;

[h] катушка внутреннего возбуждения (56), намотанная по спирали и поддерживаемая на такой непрерывной опоре или сердечнике катушки. На сердечнике снова имеются две обмотки, как будет обсуждаться в разделе схем ниже и как показано на фиг. 9 - основная часть, или обмотка возбуждения (85), и второстепенная часть, или обмотка смещения (86);

[i] кольцевую решетку триодного напряжения-индукции в виде анодного кольца (61), которое установлено на сегментах ротора (14) и электрически соединено с ними, а также катодного кольца (59) и кольца элемента управляющей сетки ( 60) прикреплены плоскопараллельно анодному кольцу (61) и изолированы от него и друг от друга указанной опорной конструкцией(ями). Полученная комбинация включает в себя триодную ламповую конструкцию с контролируемо изменяемой проводимостью переменного тока;

[j] первичное индукционное анодное кольцо (68), которое также установлено на сегментах ротора (14) и электрически соединено с ними и которое обеспечивает положительный элемент стационарных плоскопараллельных электродных систем, используемых для создания внешнего поля; и

[k] коронную шестерню (8) или другие соответствующие средства, позволяющие приводному механизму вращать ротор.

Полевые катушки

Ссылаясь теперь на фиг. 1, катушки возбуждения (35), (40) (56), которые составляют основную вращающуюся часть первичного средства генерации постоянного напряжения, образованы из проводящего изолированного магнитного провода, многослойно намотанного тороидально на сердечники (не показаны), проницаемость которых обычно должна быть минимизированы, а основные части выходов постоянного напряжения трех катушек возбуждения, содержащих каждую из двух подобных групп - одной над плоскостью ротора и одной ниже - последовательно соединены через множество отдельных систем вращающихся плоскопараллельных электродные кольца (или, альтернативно, модульные системы радиальных электродных элементов или трубок) в показанном предпочтительном трехступенчатом варианте ротора изобретения. Число витков провода, составляющих каждую такую катушку возбуждения, обычно должно быть максимальным (практически) как в однокаскадном, так и в трехкаскадном варианте осуществления.

Как более ясно показано на фиг. 8, каждая такая катушка возбуждения может иметь составную обмотку или содержать две или более независимых частей, генерирующих напряжение, причем либо вся, либо большая часть каждой катушки образует обмотку возбуждения (81) (83) или (85) или основную часть, генерирующую напряжение постоянного тока. этой катушки в целом, а основные части или части обмотки возбуждения катушек возбуждения, содержащих любую из упомянутых двух подобных групп, могут быть соединены последовательно друг с другом путем прямого физического соединения в варианте одноступенчатого ротора показанного генератора. . Каждый из двух подобных наборов из трех таких сформированных таким образом обмоток возбуждения затем подсоединяется на соответствующих сторонах ротора между пластинчатым резистором (91) анодного кольца диодной матрицы (29) и катодным кольцом внутренней триодной матрицы (59). соблюдая соответствующие правила назначения полярности.

Оставшаяся второстепенная часть (если таковая имеется) каждой катушки возбуждения может содержать одну или несколько независимых обмоток смещения и/или управления или вторичную часть(и), генерирующую постоянное напряжение этой катушки в целом, причем наибольшая такая вторичная обмотка если таковые имеются, составляющие обмотку смещения управляющей сетки этой катушки. Как показано на фиг. 8 и 9, одна такая обмотка смещения (82), (84) или (86) предусмотрена для каждой катушки возбуждения и расположена на схемах непосредственно над ней. В варианте одноступенчатого ротора, показанном на фиг. 8, эти обмотки смещения также напрямую соединены последовательно друг с другом между катодным кольцом внутренней триодной матрицы (59) и соответствующим сеточным резистором (90) управляющей сетки (60) этой же матрицы, причем отрицательный конец каждой обмотки смещения к указанному сеточному резистору.

В трехступенчатом варианте фиг. 9, обмотка возбуждения каждой упомянутой катушки возбуждения включена последовательно между пластинчатым резистором (92), прикрепленным к анодному кольцу внешней электродной системы, которая находится рядом с этой катушкой, и катодным кольцом внутренней электродной системы, прилегающей к ней, в то время как соблюдая соответствующие правила назначения полярности. Обмотка смещения (если таковая имеется) каждой упомянутой катушки возбуждения затем подключается между катодным элементом (30) (51) или (59) такой внутренней электродной системы и сеточным резистором (90), прикрепленным к сетке отрицательного управления (31). (52) или (60) (соответственно) той же самой электродной системы, соблюдая при этом соответствующие соглашения о назначении полярности, так что указанная обмотка смещения расположена параллельно катодному кольцу или элементу этой электродной системы и, следовательно, может обеспечивать переменный ток и/ или смещение напряжения постоянного тока по отношению к нему, как в электронных вакуумных лампах.

Вращающиеся электродные матрицы

Конструкция, конструкция и методы работы электронной вакуумной лампы используются для воздействия на основную часть комбинированного последовательного выходного напряжения постоянного тока каждой группы катушек возбуждения на роторе генератора в противоположно параллельном расположении (состоящем из двух одинаковых цепей обмотки возбуждения или подсхем ротора), так что сегменты ротора становятся электрически поляризованными, хотя ротор не считается электрически под напряжением до тех пор, пока не установится конечный ток цепи первичной энергосистемы постоянного тока против последовательной емкости и высокого напряжения смещения нескольких установленных на роторе электродных систем.

Две специальные пары высокоемкостных электродных колец (22) (24), разделенных диэлектрической средой (23), прикреплены к поляризованному ротору (6) рядом с его внешней отрицательной периферией и снабжаются частью положительного первичного постоянного тока генератора. выходное напряжение, чтобы обеспечить накопление заранее определенного количества балластного заряда электронов, достаточного для появления желаемого, гораздо более высокого вторичного напряжения на нейтральных участках корпуса (с учетом характеристик статической емкости и плотности поверхностного заряда жилье в целом в эксплуатации).

Проектирование, конструкция и методы работы электронной вакуумной лампы могут использоваться для индукции и/или модуляции существенного смещения постоянного тока на токах пластин любой или всех различных вращающихся плоскопараллельных и/или радиальных электродных систем или «матриц», используемых в электронно-вакуумных лампах. настоящее изобретение. Каждая вращающаяся трехэлектродная система или используемая таким образом триодная матрица должна быть сконструирована таким образом, чтобы она имела минимальный расчетный коэффициент усиления (мкм), равный 4,0 по отношению к любому переменному напряжению или сигналу, присутствующему в ее электрической цепи, и в зависимости от спроектированного относительного расстояния между электродами.

Проектирование, конструкция и методы работы электронной вакуумной лампы могут, кроме того, использоваться для индукции, модуляции и/или усиления незначительного импульсного однонаправленного или переменного напряжения на высокоэнергетическом постоянном токе ротора и, следовательно, на токе огибающей поля, а также средство, с помощью которого электродинамическое поле, создаваемое Генератором, потенциально может использоваться (в качестве антенны) для целей передачи и приема переменного электромагнитного и/или гравиметрического сигнала резонансной частоты либо на него самого, либо от него, либо на отдельное подобное устройство (например, может быть такое дело).

В свете этого учения предполагается, что один возможный тип сигнала связи, который можно было бы исследовать с использованием генератора EDF, будет объединять электрические, магнитные и гравитационные силы для использования волновой механики квантовых потенциальных флуктуаций вакуума (.DELTA.E. sub.q /.DELTA.t), которые, как полагают некоторые физики-теоретики, распространяются на c.sup.2, чтобы объяснить единообразное действие гравитации и энтропии в двух пространственно-временных континуумах, которые совпадают, но совершенно не совпадают. -фаза. Если эта теория квантовой гравитации окажется верной, задержка передачи гравиметрически связанного электромагнитного сигнала при такой скорости волны составит всего 0,10525 секунды на световой год.

В любом случае следует отметить, что трансформаторы межкаскадной связи ротора (89), изображенные на фиг. 1 и 9 (но не показаны на фиг. 2), будут использоваться только в предпочтительном варианте трехступенчатого ротора и установлены (по одному каждый) непосредственно над матрицами вращающихся диодов и передаточных триодов ((28)-(29), (30)-(32) и (51)-(53) соответственно). Эти трансформаторы могут предпочтительно иметь форму непрерывных тороидальных катушек на порошковых железных или немагнитных сердечниках (например, катушки возбуждения), имеющих однослойную первичную и вторичную обмотки, или одной или нескольких пар сбалансированных тороидальных катушек дугового сечения и сердечников из аналогичные композиции, которые равномерно распределены над указанными вращающимися массивами. В каждом трансформаторе (89) используются два блокирующих конденсатора постоянного тока (88).

Это можно понять из фиг. 8 и 9, что каждая обмотка смещения или ее последовательная группа, связанная с ней триодная матрица и соответствующий выходной пластинчатый резистор (91) или (92) вместе составляют одну ступень усиления любого напряжения переменного сигнала, которое может присутствовать на сеточном резисторе этого триода. (90) в качестве входных данных. Таким образом, электромагнитные волны той или иной формы, находящиеся вне внешнего поля, создаваемого Генератором, могут быть как обнаружены по влиянию на форму(ы) тока огибающей поля, так и усилены изнутри устройства (при использовании в качестве аэрокосмический корабль).

Взаимодействие ротора и элементов крепления на раме

Магнитные кольца

Множество круглых массивов стационарных постоянных магнитов по существу составляют неподвижную часть первичного средства генерации постоянного напряжения, и каждый такой магнит предпочтительно должен быть выполнен в виде С-образного кольца, состоящего из круглой в осевом направлении заготовки металлического ферромагнитного материала, обладающего очень высокая остаточная индукция (например, сплавы семейства Alnico). Число отдельных магнитных колец, составляющих каждую такую решетку, обычно должно быть максимальным (на практике). Предпочтительно, чтобы каждая магнитная матрица имела жесткий и кольцевой немагнитный круглый сердечник (не показан), меньший диаметр которого примерно равен внутреннему диаметру составляющих колец, так что кольца можно легко нанизывать на него, как бусины на проволоку счетов.

Ссылаясь еще раз на фиг. 1 и 2, каждая из нескольких решеток магнитных колец (34), (39) (55) может быть установлена в секциях, количество которых предпочтительно равно числу подобных секций, на которые разделена надстройка включающего устройства. Катушка вращающегося возбуждения (35), (40) или (56), связанная с каждым таким круговым массивом отдельных магнитных колец, должна быть соответственно концентрична и примыкать к нему, и в основном расположена как на радиальных, так и на осевых осевых линиях магнитных зазоров этого массива. составные кольца. Поскольку при этом вырабатывается электроэнергия, эти кольца могут нуждаться в периодической замене.

Максимальная длина магнитного зазора каждого такого С-образного магнитного кольца, конечно, должна быть лишь немного больше, чем меньший внешний диаметр соответствующей катушки возбуждения, и должна быть примерно равна или немного меньше сформированного внутреннего диаметра этого магнитного кольца. магнитное кольцо. В предпочтительном варианте осуществления эти кольцевые зазоры ориентированы горизонтально, хотя при желании их можно легко ориентировать и вертикально. Каждое магнитное кольцо также может быть установлено внутри надстройки корпуса таким образом, чтобы сравнительно небольшая тонкая аксиально-поляризованная пластина из высококоэрцитивного постоянного ферромагнитного материала (например, спеченного феррита 5 (BaO.6Fe2O3) ) расположен в полом центре этого кольцевого магнита так, чтобы магнитные полюса такой пластины были обращены к аналогичным ее полюсам, чтобы действовать в качестве механизма блокировки или уменьшения потока рассеяния по отношению к ней. Эти дополнительные компоненты легче всего установить, вставив их в соответствующий слот, вырезанный в каждом из описанных монтажных сердечников, и их рекомендуется использовать в очень больших устройствах.

Также концентрически вокруг вакуумированного индукционного отсека (12) генератора, но неподвижно закреплены внутри конструкции резервуара, а не вращаются вместе с роторным узлом, следующие элементы основных средств генерации электроэнергии. Опять же, они обсуждаются по порядку от внешней окружности сосуда внутрь, как показано на фиг. 1 и 2, а ссылка на элемент в одной точке над ротором также применима к аналогичным элементам ниже и вокруг ротора:

[a] неподвижная половина шариковой дорожки (25);

[b] внешний массив (34) стационарных постоянных магнитов, который должен быть установлен на немагнитном сердечнике и в предпочтительном варианте включает максимум 900 таких кольцевых магнитов, равномерно распределенных вокруг надстройки судна;

[c] круглая группа стационарных электромагнитных якорей (37) или массив «переменных индукторов», используемый для придания вращательной магнитной силы как внешнему разрядному току, так и внутреннему узлу ротора (который находится проксимальнее к нему). Каждый такой массив предпочтительно содержит максимум 180 таких якорей и должен быть приблизительно центрирован в нейтральной области корпуса так, чтобы составляющие его якоря были аксиально параллельны оси вращения ротора;

[d] центральную решетку (39) стационарных постоянных магнитов, которая должна быть установлена на немагнитном сердечнике и в предпочтительном варианте включает максимум 720 таких кольцевых магнитов, равномерно распределенных вокруг надстройки судна;

[e] внутренний массив из (55) стационарных постоянных магнитов, который должен быть установлен на немагнитном сердечнике и в предпочтительном варианте включает максимум 576 таких кольцевых магнитов, равномерно распределенных вокруг надстройки судна; и

[f] неподвижное анодное кольцо (58), расположенное рядом и плоскопараллельно вращающемуся катоду (59) внутренней триодной матрицы электростатической индукции, которое создает индуцированное положительное напряжение, которое становится доступным для схемы управления, показанной на фиг. . 10, как описано ниже.

Фиг. 8 и 9 показаны два варианта осуществления первичной энергосистемы. «Система индукции поля» или стационарная плоскопараллельная электродная система(ы), используемая(ые) для создания внешнего поля, в основном одинакова в любом случае, а система управления напряжением, показанная на фиг. 10, может использоваться с любым вариантом осуществления.

Более простая одноступенчатая роторная система, показанная на фиг. 8, в первую очередь предназначен для применений, в которых генератор EDF будет использоваться для производства полезной электроэнергии или тепла, причем последнее извлекается из основного жидкого теплоносителя корпуса, циркулирующего через первичные теплопроводы (48) (показаны на фиг. 1), которые окружают поле. силовые резисторы (63). Два теплообменных или главных сервисных коллектора (не показаны) обеспечат наземную поддержку такого генератора от связанной с ним энергосистемы или физической установки, а также значительный уровень электрической или тепловой мощности от такого генератора. Каждый такой коллектор будет напрямую соединяться с одним круглым центральным сектором одной из двух положительных зон корпуса. Каждый из этих двух центральных секторов (44), один или любой из которых изображен на фиг. 4, в этом случае должен состоять из непроводящего материала.

Описание схемы первичной энергосистемы

Снова обращаясь к фиг. 8, соответствующие внешняя, центральная и внутренняя обмотки возбуждения (81), (83) (85) соединены напрямую последовательно, и генерируемое таким образом напряжение подается на катодное кольцо внутренней индукционной триодной матрицы (59) и (через пластинчатый резистор (91)) к анодному кольцу внешней индукционной диодной матрицы (29) и к анодному кольцу балластного конденсатора (24). Соответствующие внешняя, центральная и внутренняя обмотки смещения (82), (84) (86) также соединены последовательно, и генерируемое таким образом напряжение прикладывается между катодным кольцом внутренней индукционной триодной матрицы (59) и (через сеточный резистор (90) )) к управляющей сетке (60) того же массива. Это помещает указанную управляющую сетку электрически параллельно этому катоду.

Число витков обмоток смещения (82), (84) (86) и значения сеточного резистора (90) выбираются так, чтобы подать напряжение смещения на управляющую сетку (60) таким образом, чтобы внутренняя матрица индукционных триодов была смещена очень близко к току. отрезать. Это приводит к индуцированию очень высокого напряжения на сегментах ротора (14) между внешним индукционным катодным кольцом (28) и внутренним индукционным анодным кольцом (61), но при очень низком последовательном токе катушки возбуждения из-за смещения, близкого к отсечке. триодная матрица. Ожидается, что напряжение на сегментах ротора между этими двумя кольцами в предпочтительном варианте реализации с использованием этой конструкции будет составлять примерно 8000 вольт для прототипа диаметром четыре фута или около 2000 вольт на фут диаметра корпуса. Также ожидается, что ток последовательной катушки возбуждения может быть ограничен дробными значениями силы тока в таких устройствах меньшего размера и однозначными значениями силы тока в самых больших.

Предпочтительный вариант осуществления, показанный на фиг. 9 представляет собой трехступенчатую роторную систему, которая считается гораздо более полезной для применений, в которых генератор EDF может использоваться в качестве аэрокосмического корабля, поскольку он позволяет обнаруживать и усиливать сигналы энергии/волновой функции снаружи корабля. ранее описанным способом.

В этом варианте вместо обмоток возбуждения (81), (83) (85), соединенных напрямую последовательно, используются конструкции промежуточных триодов, передающих напряжение, для осуществления косвенного последовательного соединения между указанными обмотками возбуждения. Генерируемое таким образом напряжение снова подается на катодное кольцо внутренней индукционной триодной матрицы (59) и (через пластинчатые резисторы (92)) на анодное кольцо внешней индукционной диодной матрицы (29) и на анодное кольцо балластного конденсатора (24). Обмотки смещения (82), (84) (86) в этом случае используются для подачи независимого напряжения смещения на управляющие сетки (31), (52) (60) внешней, центральной и внутренней вращающихся триодных матриц соответственно. параллельно своим катодам.

Как и в описанном выше варианте одноступенчатого ротора, числа витков обмоток смещения (82)(84)(86) и значения сеточного резистора (90) выбираются так, чтобы подать напряжение смещения на управляющие сетки (31)(52). ) и (60) соответственно так, что каждая соответствующая триодная матрица смещена очень близко к току отсечки. Это приводит к индуцированию очень высокого напряжения на сегментах ротора (14) между внешним индукционным катодным кольцом (28) и внутренним индукционным анодным кольцом (61), опять же при очень низком или дробном токе из-за смещения, близкого к отсечке. триодные матрицы. Ожидается, что напряжение на сегментах ротора между этими двумя кольцами в предпочтительном варианте реализации с использованием этой конструкции будет составлять примерно 1500 вольт на фут диаметра сосуда.

Как правило, неподвижные анодные кольца (58) и все вращающиеся электродные кольца, за исключением колец первичного анода (68), должны быть изготовлены из немагнитного конструкционного никелевого сплава (например, Inconel 600). Все проволоки элементов вращающейся управляющей сетки должны быть изготовлены из сплава, например, широко известного как нихром. Однако вращающиеся катоды могут состоять из вольфрама с небольшим содержанием тория, если и только если это необходимо для установления небольшого постоянного тока первичной энергосистемы, если наблюдаемые значения тока «темного разряда» считаются недостаточными, особенно в трехступенчатом варианте реализации, в котором усиление Для целей связи может потребоваться небольшое напряжение сигнала переменного тока. Керамический материал Titania с номинальной диэлектрической проницаемостью 85 предпочтительно можно использовать для изготовления штифтов, штифтов или кронштейнов, поддерживающих различные вращающиеся электроды.

Важно отметить, что обе цепи обмотки возбуждения первичной энергосистемы (ротора), сконфигурированные как в одно-, так и в трехступенчатом варианте осуществления генератора, будут иметь собственную последовательную резонансную частоту переменного тока, и работа на этой частоте будет максимизировать последовательную обмотку возбуждения переменного тока. линейные токи (в пределах заданных ограничений резистора цепи), а также падение напряжения на зависимой пластине каскада (на резисторе(ах) (91) или (92) соответственно), которые позволяют воспроизводить и усиливать сигнал переменного тока каскада. Как и в традиционной практике, последовательная резонансная частота будет такой, при которой индуктивные и емкостные реактивные сопротивления данной цепи примерно равны и противоположны. Таким образом, последовательная резонансная частота любого из указанных вариантов реализации схемы ротора генератора будет в значительной степени зависеть от общей индуктивности обмотки возбуждения и проницаемости сердечника катушки, поскольку различные матрицы электродов ротора и пластинчатый резистор(ы) (91) или (92) должны иметь вполне конкретные фиксированные относительные расчетные значения емкости и сопротивления (соответственно) - как функцию общего напряжения обмотки возбуждения - для обеспечения надлежащих общих характеристик цепей постоянного и переменного тока.

Каждая подсхема обмотки управляющей сетки первичной энергосистемы, сконфигурированная в варианте реализации трехступенчатого ротора, может затем быть легко настроена на параллельный резонанс каскада переменного тока на указанной собственной последовательной резонансной частоте, тем самым минимизируя линейный ток подцепи каскадной сетки при одновременном максимизации падения напряжения в каскадной сетке ( на каждом сеточном резисторе (90)), который определяет уровень получаемого усиления или усиления напряжения переменного сигнала результирующего каскада. Как и в традиционной практике, параллельная резонансная частота снова будет такой, при которой индуктивные и емкостные реактивные сопротивления данной подсхемы примерно равны и противоположны. Это условие может быть достигнуто путем подключения дополнительного конденсатора подходящей емкости, если это желательно, ко вторичной обмотке (или стороне резистора управляющей сетки) каждого трансформатора связи (89) ступени ротора, как показано на фиг. 9.

Система индукции поля

Прежде чем приступить к техническому обсуждению систем стационарных индукционных электродов, которые будут использоваться для зарядки положительных секций корпуса, необходимо будет дополнительно разъяснить некоторые аспекты электрической схемы первичной энергосистемы, чтобы более четко представить некоторые из ее ключевых эксплуатационных характеристик. понял.

Ссылаясь теперь на фиг. 7, каждая из двух идентичных групп вращающихся катушек возбуждения генератора (одна над и одна под ротором) по существу соединена простыми последовательными соединениями между сегментами ротора с использованием пар емкостных электродных колец, таким образом образуя единый последовательный контур по отношению к ротор. Однако два таких последовательных контура одновременно соединены во взаимно противоположном электростатическом параллельном соединении относительно участка цепи ротора, общего для обоих таких контуров.

Основываясь на применимых принципах правильного разрешения схемы и последовательной емкости постоянного тока, такая оппозитная последовательно-параллельная схема может быть легко сконфигурирована таким образом, чтобы на установленных на роторе индукционных катодных (28) и анодных (61) кольцах возникали одинаковые напряжения и напряжения противоположной полярности. при отсутствии фиксированной привязки к земле. С этой целью сам узел ротора должен оставаться полностью без прямого заземления или заземления шасси в работе, и соответствующая поляризация сегмента будет продолжаться, поскольку цепь должным образом находится под напряжением конечного постоянного тока проводимости.

Когда первичный ток ротора постоянного тока также подается на эмиттерное кольцо корпуса (47) и внешний ток разряда, в свою очередь, возникает в секторах положительной зоны (42), две системы первичных индукционных электродов (64)-(68) также завершают работу. два простых последовательных контура, возвращающихся к ротору, и две такие подсхемы огибающей внешнего поля, включенные параллельно, составляют схему «Системы индукции поля» генератора EDF. Таким образом, общий ток разряда возбуждения равен току первичного ротора, а ветвь цепи сегмента ротора является общей для обеих описанных основных схем системы.

Как видно из раздела «Метод работы», крайне важно, чтобы заряженные секции корпуса также не имели прямого заземления или заземления шасси, а были опорным «плавающим заземлением» по отношению к описанной цепи первичного ротора. Катоды (64) этих двух систем первичных электродов могут иметь опорное заземление шасси с очень высоким резистивным смещением (как показано на фиг. 10), на котором любой фактический дисбаланс заряда катода или потенциал в работе может быть обнаружен и измерен.

Следовательно, в свете принципа экранирования Фарадея и упомянутых равных и противоположных напряжений, которые возникают на противоположных концах сегментов ротора (14), разность потенциалов между излучателями поля ротора (17) и внутренними поверхностями двух отрицательных секций корпуса (или Кольцо Эмиттера (47)) будет иметь тенденцию становиться равным (и противоположным) по работе с работой систем первичных электродов. Таким образом, достаточно большая и спроектированная разница в электронной излучательной способности полевых эмиттеров (17) и упомянутых заземленных первичных катодов (64) будет определять коэффициент расширения первичного напряжения, который может быть получен (способом, впервые описанным в раздел «Метод работы»). Более подробно эта тема будет обсуждаться в следующем разделе.

Кроме того, раскрыта базовая конструкция генератора с огибающей возбуждения, которая на данный момент, в соответствии с законами Фарадея и Ленца, может создавать очень высокое первичное напряжение постоянного тока с минимизированными потерями индуктивности переменного тока в цепи. Однако напряжение постоянного тока первичной энергосистемы не всегда доступно для обеспечения нормально используемой электрической мощности. Бесщеточные электродные кольца (58) должны снова использоваться для извлечения любой части этого первичного напряжения для использования вне ротора. Схемы первичной энергосистемы, показанные на фиг. 8 и 9 в сочетании с фиг. 10 лучше всего иллюстрирует использование этих двух дополнительных неподвижных анодных колец (58), одно из которых подвешено рядом с каждым индукционным катодным кольцом внутреннего ротора (59), которые позволяют «снимать» большое электростатически индуцированное положительное напряжение постоянного тока. Это положительное напряжение затем может быть использовано в качестве источника малой мощности во внешней цепи при условии, что эта цепь заземлена отрицательно и только на шасси генератора, и, следовательно, действительно предназначена только для вспомогательного использования на борту.

Это можно видеть до сих пор, особенно на фиг. 7, что по существу существуют две основные системы, участвующие в создании напряжений, которые должны быть приложены к положительной и отрицательной секциям корпуса или корпуса, чтобы сформировать электродинамическое поле, которое будет окружать генератор во время работы. Эти две системы:

[A] Первичная энергосистема, которая генерирует большое напряжение постоянного тока за счет электромагнитной индукции, а затем электростатически индуцирует большую часть этого напряжения на сегментах ротора (14) между двумя парами индукционных анодных (61) и катодных (28) колец, которые проводяще прикреплены к нему (по внутренней и внешней окружностям роторного узла соответственно); и

[B] Система полевой индукции, которая использует разность потенциалов, которая тогда существует между положительной внутренней окружностью ротора - и двумя прикрепленными к нему первичными анодными кольцами (68) - и двумя отдельными наборами стационарных катодов с высокой электронной эмиссией ( 64), которые удерживаются на заземлении шасси и которые расположены по кругу рядом с периферией каждой секции корпуса центрального коллектора (или «зоны») и электрически соединены с ней, так что они могут совместно заряжать соответствующие секторы зон (44) и/или (42) положительно, лишая их собственных электронов.

Каждый из этих катодов первичной электродной матрицы (64) соединен непосредственно с силовым резистором возбуждения (63), который, в свою очередь, соединен с одним сектором положительной радиальной зоны (42) центральных секций корпуса. Каждый такой катод (64) также вертикально выровнен внутри с группой из трех неподвижных плоскопараллельных решетчатых электродных элементов и одним из двух самых внутренних вращающихся индукционных анодных колец (68), электропроводно прикрепленных к сегментам ротора (14) (около их положительного полюса). внутренняя окружность). Каждая такая группа из трех сеточных элементов состоит из управляющей сетки (65), ускорительной сетки (66) и сетки-подавителя (67), причем на каждый сектор радиальной зоны (42) приходится один такой комбинированный узел сеточных элементов.

Вместе с указанным первичным индукционным анодным кольцом (68) каждая такая группа из 5 электродов образует так называемую «единичную пентодную матрицу» ((69), как показано на фиг.7). Таким образом, массивы единичных пентодов (69) и связанные с ними силовые резисторы, установленные на раме, расположены в двух кольцеобразных комплектах, расположенных между ротором и двумя положительными секциями корпуса, которые далее называются «первичными индукционными кольцевыми лучами».

Разность потенциалов между катодами единичных пентодов (64) и первичными анодными кольцами ротора (68) тогда называется «напряжением первичной матрицы», поскольку массивы единичных пентодов каждой первичной индукционной кольцевой матрицы электрически соединены параллельно (между огибающая поля и ротор), а количество единичных пентодных матриц должно быть равно числу однотипных секций, на которые разделена надстройка Генератора.

Проектирование, конструкция и методы работы электронной вакуумной лампы могут использоваться для индукции и/или модуляции существенного смещения постоянного тока на анодном токе(ах) нескольких единичных пентодных матриц, которые электрически связывают поляризованный ротор с центральными секциями корпуса, для с целью придания внешнему электродинамическому полю переменной неизометричности и, следовательно, направленного движения. Каждая такая «стационарная» 5-электродная система или единичная пентодная матрица (69) (анодный элемент которой фактически вращается) должна быть сконструирована таким образом, чтобы она имела минимальный расчетный коэффициент усиления (мкм), равный 12,0, опять же со ссылкой на к любому переменному напряжению или сигналу, присутствующему в цепи системы индукционной индукции, и в зависимости от спроектированного относительного расстояния между электродами.

Вращающиеся первичные индукционные анодные кольца (68), стационарные катоды (64) и различные провода элементов сетки, которые связаны со стационарными многоэлектродными системами, должны быть изготовлены из вольфрама из-за чрезвычайно сильного тока проводимости через эти первичные массивы. Керамические штыри, штифты или кронштейны, состоящие из специального материала, такого как титан, снова могут использоваться для поддержки всех различных стационарных электродов и элементов сетки, а провода сетки каждой единичной пентодной матрицы должны быть выровнены по вертикали (или взаимно затенены) аналогичным образом. тем, кто находится в вакуумной лампе «пентод мощности луча».

Как в целом показано на фиг. 1, первичный теплопровод (48) со встроенным сердечником, несущим охлаждающую жидкость (49), окружает и механически поддерживает каждую единичную пентодную матрицу, ее силовой резистор (63) и диэлектрический буфер (45), охватывающий этот резистор. Эти теплопроводы и диэлектрические буферы будут рассмотрены более подробно ниже.

Работа системы индукции возбуждения регулируется центральной системой управления напряжением возбуждения, которая является модульной по своей природе, как показано на фиг. 10, и который, следовательно, механически и электрически соединен со стационарными катодами и элементами сетки каждой единичной пентодной матрицы (69). В связи с этим описанные выше вспомогательные неподвижные анодные кольца (58) должны служить источником положительного напряжения, прикладываемого к ускорительным сеткам (66) указанных модульных пентодных матриц, и такая система управления напряжением возбуждения предназначена для непосредственного приема этого напряжения. для этой цели. Системы индукции поля и контроля напряжения будут обсуждаться далее в следующих разделах.

Зона Сектора Строительство

Обратимся теперь в целом к фиг. 3 и 4, одной из основных целей разделения каждой из двух положительных зон или секций корпуса (5), которые вместе составляют полевой концентратор генератора, на большое количество радиальных секторов (42) электрически параллельно, является ограничение тока внешнего поля, достигающего каждого из них. конкретную комбинацию мощного резистора и массива единичных пентодов до довольно однородного уровня, при этом также несколько уменьшая возвратные вихревые потери тока возбуждения. Тем не менее, каждый радиальный сектор (42) тем самым также получает возможность создавать локальный перепад тяги (в двигательных трехступенчатых роторных устройствах) благодаря своей электрической изоляции, поскольку тогда становится возможным изменять местное сопротивление, оказываемое электродинамическое поле по отношению к любому заданному радиальному сектору, так что существенная мера навигационного управления по оси z может быть достигнута путем изменения пропорционального тока поля, проводимого этим сектором.

Поскольку собственное сопротивление каждого такого сектора само по себе будет незначительным даже при чрезвычайно высокой рабочей температуре, отчасти из-за очень низкого температурного коэффициента удельного сопротивления предлагаемого материала стальных листов корпуса, падение напряжения по радиальной длине каждого сектора будет также быть незначительным. Таким образом, определение подходящей толщины сектора становится полностью структурным соображением. Поэтому вторичной целью проектирования в отношении секторизации зон является выбор одинаковой площади поперечного сечения для секторов радиальной зоны (42), что дает общую проводящую массу Field Hub, приближающуюся к массе сегментов ротора устройства (14).

Обшивка корпуса, образующая каждую положительную зону (или секцию (5)) полевой втулки генератора, предпочтительно должна быть изготовлена из нержавеющей стали или тугоплавкого металла и разделена на тридцать шесть секторов радиальной зоны равной площади (42) из усеченного клина. форму и круглый сектор центральной зоны (44). Как указывалось ранее, в варианте одноступенчатого генератора эти два сектора центральной зоны должны быть изготовлены из непроводящего материала или конструкции, а также должны составлять примерно от 4 до 5% общей площади их соответствующих зон, чтобы обеспечить возможность подключения обмена или основные сервисные коллекторы, описанные выше. В трехступенчатом варианте осуществления такие центральные секторы (44) вместо этого должны быть проводящими, как только что предписано для секторов радиальной зоны (42), и каждый из них должен составлять около 1% площади указанной зоны. Каждый такой положительный радиальный сектор должен быть сформирован из цельного куска материала обшивки корпуса таким образом, чтобы площадь его поперечного сечения в направлении его радиальной длины поддерживалась на очень одинаковом уровне.

Однородная толщина каждого сектора центральной зоны (44) должна быть равна толщине радиальных секторов, измеренной на их малой (внутренней) ширине дуги, а радиальные сектора должны быть изолированы от соответствующего центрального сектора там, где они встречаются с этим центральным сектором. периферия (кроме одноступенчатых роторных устройств). Таким образом, между каждой соседней парой секторов радиальной зоны (42) и вокруг каждого центрального сектора (44) в трехступенчатых устройствах может быть установлена подходящая тонкая керамическая изолирующая перегородка (43), причем одинаковая плоская толщина этих секторных изоляторов должна быть одинаковой. вообще свести к минимуму.

В трехступенчатых устройствах четыре радиальных сектора (42) каждой положительной зоны корпуса, которые соответствуют сторонам света, разделенным на 90 градусов окружностью корпуса, и которые делят Field Hub на четыре равных квадранта (как показано пунктирными линиями на фиг. 4), должен быть подключен параллельно центральному сектору этой положительной зоны на конце максимального положительного напряжения соответствующих силовых резисторов этих четырех секторов (63).

Параллельное сопротивление четырех проводников, которые, таким образом, соединяют каждый сектор центральной зоны (44) (в трехступенчатых устройствах) с соответствующей сетью силовых резисторов, должно быть таким, чтобы уровень проводимости тока возбуждения на единицу площади поверхности этого сектора был немного выше. в среднем, чем у соседних радиальных секторов (42), в условиях однородного смещения поля нулевого сигнала, как описано ниже.

Четыре единичных пентодных матрицы (69) каждой первичной индукционной кольцевой матрицы, которые соответствуют силовым резисторам, подключенным таким образом к сектору центральной зоны этой первичной матрицы (44), обычно не будут использоваться индивидуально в активной модуляции смещения тока возбуждения, связанной с производством. местных перепадов тяги (в трехступенчатых роторных устройствах), вместо этого зарезервированных в первую очередь для потенциального участия в передаче и / или приеме сигналов.

Силовые резисторы

Как лучше всего видно на фиг. 1, катодный элемент (64) каждой плоскопараллельной электродной системы или единичной пентодной матрицы, который используется для соединения роторного узла с положительной секцией коллектора корпуса или сектором радиальной зоны (42), электрически соединен с такой положительной секцией или сектором посредством посредством блока керамических резисторов (63) с определенной низкой диэлектрической проницаемостью и высоким объемным сопротивлением, который становится плохим, но эффективным проводником при повышенном рабочем напряжении и температуре таких секций коллектора корпуса и который обеспечивает адекватное падение напряжения внешнего тока возбуждения между такой секцией или сектором (42) и указанным катодным элементом (64) (который заземлен на шасси, как показано на фиг. 10).

Ссылаясь еще на фиг. 1, каждый упомянутый блок керамических резисторов или «силовой резистор» (63) должен быть полностью покрыт полым керамическим теплопроводом (48), включая диэлектрический буфер (45), состоящий из сегнетоэлектрического материала, имеющего определенную высокую диэлектрическую проницаемость и очень высокую диэлектрическую проницаемость. высокое объемное сопротивление, которое не становится проводником даже при повышенном рабочем напряжении и температуре указанных силовых резисторов. Эти теплопроводы (48) механически соединяют силовые резисторы с уплощенной внутренней поверхностью такого положительного сечения корпуса или радиального сектора (42), и в них может циркулировать определенная форма высокотемпературного теплоносителя, такого как жидкий натрий, так что Поддерживается правильная температура резистора для обеспечения оптимального потенциала катода относительно земли.

Подходящая система коллектора, насоса и теплообменника (не показана) может использоваться для извлечения или передачи чрезвычайно высокого уровня восстанавливаемой тепловой энергии от силовых резисторов (63), возникающей из-за связанного с ними падения напряжения тока возбуждения, посредством такой первичный теплоноситель циркулировал через сердцевины теплопроводов (49) способом, обычно используемым на атомных электростанциях. Аналогично, скорость, с которой циркулирует охлаждающая жидкость первого контура корпуса, может использоваться для прямого регулирования и ограничения тока внешнего возбуждения до значения, находящегося в пределах безопасной токовой нагрузки узла ротора.

Важно отметить, что каждый из силовых резисторов генератора (63) и связанный с ним диэлектрический буфер (45) и первичный теплопровод (48) могут быть сконструированы как узел, включающий фиксированный положительный отвод пониженного напряжения (не показан), при этом основной источник бортовой или выходной электроэнергии постоянного или переменного тока может быть предусмотрен либо для генератора, либо от него в пределах цепи ограниченного режима работы, которая заземлена непосредственно на первичные катоды. Должны и могут быть предусмотрены средства для смещения, демпфирования и/или индуктивной связи любых соединительных секций первичного трубопровода для управления или использования электродвижущих токов, индуцированных в высокопроводящем теплоносителе первичного контура. Бортовые средства электрического резистивного нагрева должны и могут быть встроены в целях предварительного нагрева теплоносителя первого контура и, в свою очередь, силовых резисторов и диэлектрических буферов.

Кратко обращаясь к фиг. 11, также важно отметить, что силовые резисторы генератора должны находиться в проводящем состоянии до того, как разность потенциалов корпуса достигнет напряженности поля пробоя, как показано вдоль минимальной полукруглой дуговой траектории (142) через нейтральные секции корпуса (4), и начинается протекание тока полевого разряда. Следовательно, фактическая максимальная диэлектрическая проницаемость материала резистора, используемого в одноступенчатых роторных устройствах очень высокого напряжения, а также в трехступенчатых роторных устройствах сверхвысокого напряжения, может быть рассчитана примерно как k = 11.

Как лучше всего видно на фиг. 14, восстановительные теплопроводы (79) вторичной системы охлаждения корпуса, которые помогают поддерживать всю конусообразную периферийную часть корпуса, должны проходить внутрь между узлами силовых резисторов, упомянутыми выше, и, следовательно, резисторы (63) должны иметь сложную конструкцию. коническая форма для обеспечения необходимого зазора. Как в целом изображено на фиг. 1 и 2, они будут иметь трапециевидное поперечное сечение на «верхнем» или обращенном наружу конце (с радиальной длиной, несколько большей, чем малая окружная ширина) и прямоугольное поперечное сечение на нижнем или катодном конце (с окружной шириной, намного большей, чем радиальная длина). В этом отношении их спроектированная форма должна по-прежнему сохранять однородное поперечное сечение проводимости, точно аналогичное форме предпочтительной конструкции сектора положительной зоны, описанной выше.

Диэлектрические буферы

Ссылаясь еще раз на фиг. 1, необходимо электрически изолировать силовые резисторы (63) - из-за сильного падения напряжения, которое может возникнуть на них во время работы, - чтобы предотвратить прямой разряд на другие близлежащие элементы конструкции. Однако это проблема не только из-за толщины изоляции, которая потребовалась бы при любом «обычном» значении диэлектрической проницаемости, но и из-за предполагаемого диапазона рабочих температур силовых резисторов от 600 до 700+°С. Ц. полностью исключает использование почти всех известных диэлектриков. К счастью, поиск высокотемпературных диэлектриков для использования в аэрокосмической электронике (особенно многослойных конденсаторов) привел к разработке небольшого количества экзотических материалов, потенциально пригодных для использования в качестве буфера пространственного заряда (156) или диэлектрического герметика (156). 45) для силовых резисторов генератора (63).

В рассматриваемом здесь применении объемное сопротивление герметика резистора в некоторой степени вторично по отношению к его диэлектрической проницаемости k при высокой температуре, поскольку отсутствует противоположное контактное напряжение (как в конденсаторе), вызывающее потери проводимости цепи внутри материала. Поэтому главным соображением является способность диэлектрика проявлять очень большое значение k при температуре более 600°. C. Это помещает материал прямо в область очень небольшой избранной группы сегнетоэлектриков класса III с высокой температурой перехода. Эти материалы, такие как модифицированный танталом титанат лантана и танталат свинца-иттербия, не начинают демонстрировать значительную диэлектрическую прочность при температуре менее 300-450°С. C. Одно из таких соединений, титанат натрия-висмута (Na 0,5 Bi 4,5 Ti 4 O 15 ), фактически демонстрирует удивительное пиковое значение k около 3100 около середины указанного силового резистора. Диапазон рабочих температур: при 655°С. С (1202°F). Казалось бы, это указывает на то, что данное соединение в высшей степени подходит для использования при формировании необходимых буферных элементов пространственного заряда ротора (156) и/или резисторных диэлектрических буферов (45) в данном применении.

Следует подчеркнуть, что при изготовлении диэлектрических буферных деталей необходимо проявлять большую осторожность при контроле качества при составлении и спекании этого или любого подобного специального состава. Для достижения желаемых эксплуатационных характеристик необходимо обеспечить абсолютный минимум примесей, максимальную плотность составляющего порошка и окончательно сертифицировать каждую деталь как не имеющую мельчайших физических дефектов перед использованием. Также есть надежда, что каждый из этих важнейших компонентов может быть штампован и спечен одновременно с соответствующим силовым резистором (63) и, возможно, даже с соответствующим первичным теплопроводом (48).

Сердечник (49) теплопровода, связанный с каждым силовым резистором (63), должен быть изготовлен из трубки из тугоплавкого металла или сплава (например, молибдена), которая покрыта оболочкой из оксида алюминия высокой чистоты или аналогичного материала, сформированного непосредственно на ней. Таким образом, каждый такой первичный теплопровод становится чрезвычайно прочным структурным элементом, который также может использоваться для поддержки неподвижных электродов соответствующей массива единичных пентодов, одновременно обеспечивая циркуляцию предпочтительного жидкого натриевого теплоносителя или охлаждающей жидкости вокруг внешних поверхностей этого силового резистора для восстановить или удалить избыточное тепло.

Каждый силовой резистор (63), его диэлектрический буфер (45) и связанный с ним первичный теплопровод (48) вместе составляют один блок силовых резисторов, и каждый такой блок в сочетании с соответствующей ему матрицей единичных пентодов рассматривается для настоящих целей как образующий составную часть. группа компонентов, из которой состоят первичные индукционные кольца и система индукции поля.

Обширные расчеты показывают, что подходящим материалом силового резистора для большинства размеров одноступенчатого варианта исполнения генератора будет керамический материал с химической формулой Mgo.SiO2, который доступен от CeramTec NA под обозначением CeramTec Steatite 357. Подходящим материалом силового резистора большинства размеров предпочтительного трехступенчатого варианта реализации генератора может быть несколько иной керамический материал с химической формулой 2MgO.2Al2O3.5SiO2, который доступен в продаже. от CeramTec NA как CeramTec Cordierite 547.

Общее описание схемы системы индукции возбуждения

Прежде чем будет представлен обзор электрической схемы системы индукционной индукции генератора EDF, необходимо провести достаточно полное исследование характера конфигурации корпуса или корпуса, поскольку в данном случае корпус сам по себе является активной частью этой схемы. Поэтому его электростатические характеристики как функция такой конфигурации будут иметь фундаментальное влияние на природу самого тока разряда огибающей внешнего поля.

Дизайн корпуса

Получение расчетной конфигурации корпуса генератора, как лучше всего видно на фиг. 3, представляет собой длинную и сложную историю. Это не должно означать, что выбранная окончательная и довольно строгая составная форма является единственной, которая «работает» правильно. Оно просто отражает предпочтительный вариант реализации концепции изобретателя принципиально механического устройства, которое влечет за собой как огромную электрическую сложность, так и вдохновляющие авиационные последствия.

Если предлагаемый корабль в конечном итоге будет использоваться для изучения возможности преодоления барьера времени и света, несомненно, потребуются чрезвычайно точные расчеты его пространственного смещения и соотношения заряда и массы. Поэтому одной из основных причин выбранной конструкции корпуса является то, что полное водоизмещение судна можно легко рассчитать по традиционным формулам аналитической геометрии для объемов двух усеченных прямоконических сечений и двух одноосновательных сферических зон, а также объема оставшаяся цилиндрическая область центральной камеры.

Таким образом, используя только эти формулы, была разработана конфигурация корпуса судна, которую можно линейно расширить (как скалярная функция радиуса корпуса) практически до любого размера без значительной потери точности. Приведенная ниже таблица размеров и сопутствующая схематическая диаграмма корпуса, показанная на фиг. 3, на котором основаны все последующие подробные расчеты, иллюстрирует применение этого метода проектирования к теоретическому корпусу судна диаметром всего 48 дюймов. Следует подчеркнуть, что конструкция генератора электродинамического поля такого маленького размера не может полностью оправдать себя. На самом деле это практично, исключительно из-за механических ограничений, и изобретатель полагает, что эта модель-прототип на самом деле является самой маленькой такой машиной, которую можно было построить. Однако этот первоначальный размер корпуса был выбран намеренно, чтобы стимулировать развитие максимально возможной точности с в соответствии с дополнительными спецификациями относительного размера и расположения основных компонентов Генератора до фактического строительства более крупных машин.

Площади поверхностей отрицательной (3) и положительной (5) секций корпуса установлены равными друг другу по двум очень важным причинам: [i] чтобы придать корпусу судна значительную теоретическую емкость (несмотря на его необычную геометрию); и [ii] сделать две части «возбуждающего» или разрядного тока оболочки поля однородными в поперечном сечении. Существенные соображения, связанные с этими фундаментальными критериями проектирования, лучше всего выражены в следующей электростатической формуле для равномерной напряженности поля в конденсаторе постоянного тока, который имеет постоянный ток утечки:

где V = равновесная разность потенциалов в вольтах,

.сигма. = средняя поверхностная плотность заряда одной пластины,

d = расстояние между пластинами в метрах,

эпсилон о = универсальная электростатическая постоянная,

и E = интенсивность однородного поля в вольт/метр.

Это уравнение играет важную вспомогательную роль в методе работы изобретения, как обсуждалось ранее в этом разделе выше.

Объемы периферийных правых конических секций корпуса, окружающих Field Hub, и объемы одноосновных сферических зон, включающих сам Field Hub, также устанавливаются равными в предпочтительном варианте реализации, поскольку постулируется, что этот критерий способствует как структурной целостности, так и корпуса в любой попытке превысить скорость света (и установить стабильную керровскую метрическую пространственную деформацию вокруг судна), а также гравиметрическую стабильность центральной камеры / зоны каюты в свете возникающих при этом релятивистских массовых эффектов.

В зависимости от обстоятельств, чтобы добиться такой конструкции равной площади/равного объема, было сочтено необходимым использовать две важные взаимосвязанные константы (в дополнение к соотношению 1/5, используемому для радиального «выступления» внутреннего пространства корпуса): Константа площади корпуса и Константа полярного корпуса. Постоянная площади (как следует из названия) необходима для достижения равновеликой части общего проектного решения и просто диктует небольшое отклонение кольцевых радиусов нейтральной (4) и отрицательной (3) секций корпуса от заявленных предпочтительных. расчетное приращение радиальной ширины корпуса.

Другой необходимый расчетный фактор, постоянная полярного корпуса, гораздо более сложен по своей природе. Это значение определяет максимальную высоту зон сферического корпуса (5) в зависимости от их формы дуги, и соответствующий условный дифференциал полярного объема абсолютно необходим для достижения аспекта равного объема предпочтительной конструкции. Важно отметить, что на практике необходимо делать определенные допуски на конечную, но электрически значимую «толщину» периферийного края (и, следовательно, площадь поверхности) на экваторе отрицательного корпуса эмиттерного кольца (47), но, как правило, это будет только минимально модифицируйте «чистые» значения расчетной модели, полученные с использованием математических формул, приведенных в следующей таблице размеров.

Конфигурация корпуса

Ссылаясь теперь на фиг. 3 и 4, внешний корпус или корпус (1) специально спроектирован так, чтобы иметь форму круглого диска, толщина которого вдоль вертикальной оси симметрии (которая также составляет ось вращения ротора) относительно невелика по сравнению с диаметром вдоль его плоскость радиальной осевой линии, которая плавно сужается от максимальной толщины вдоль такой вертикальной осевой линии до очень незначительной толщины на радиальной периферии (47) корпуса.

На основании определенных эмпирических принципов электростатики и лабораторных экспериментов, проведенных изобретателем с использованием концентрических круглых электродов, постулируется, что форма конического диска корпуса способствует формированию и поддержанию стабильного бигемитороидального поля коронного или дугового разряда. Такое электродинамическое поле может быть охарактеризовано электростатически в этой заявке как осевое положительное полярное электрическое поле, смежное с биплоскостным отрицательным электрическим полем, при этом каждое поле одной заданной полярности имеет сильную тенденцию стать ориентированным параллельно полю противоположной соответствующей полярности, но аналогичной интенсивности.

Таким образом, внешний корпус или корпус (1) разделен на две аксиально-центральные секции коллектора положительных электронов (5), а также: [i] либо одно радиально-периферийное кольцо эмиттера отрицательных электронов (47), которое является биплоским в поперечном сечении. или две или более таких кольцевых секций (3), которые являются одноплоскими в поперечном сечении и имеют отдельные плоские ориентации; и [ii] две диэлектрические нейтральные секции (4), которые расположены между указанными положительной и отрицательной секциями так, что каждая такая секция заданной полярности пространственно отделена от каждой секции противоположной соответствующей полярности.

Общая площадь внешней поверхности отрицательного эмиттерного кольца (47) или секций (3) корпуса по существу равна площади положительных коллекторных секций (5) или зон корпуса, так что общая конфигурация корпуса, таким образом, приобретает значительную теоретическую статическую емкость за счет дизайн как задумано. Расчетное базовое значение такой емкости корпуса «C» можно получить путем применения площади поверхности «A» двух наборов «пластин» корпуса, как показано с использованием формул в Таблице размеров ниже, к стандартной формуле для параллельных -емкость пластины (C = εo A/d). Когда расстояние между пластинами "d" принимается как простое среднее арифметического самой длинной (141) и самой короткой (142) чисто полукруглых траекторий тока дуги по корпусу, как показано на фиг. 11, эта оценка емкости корпуса составляет примерно от 13 до 14 ммс для генератора EDF диаметром 48 дюймов.

Состав поля

Ссылаясь на фиг. 11, внешний ток разряда, однажды инициированный, может быть расширен в зависимости от напряжения рабочего поля, чтобы заполнить два полутороидальных пространственных объема вращения (140), внешние периметры которых (141) определяются полукруглой траекторией электронной дуги по всему радиусу корпуса в плоскость, перпендикулярная поверхности корпуса или от самой внешней точки на его отрицательной периферии до соответствующей положительной центральной точки корпуса, лежащей на его вертикальной осевой линии, и чьи внутренние границы (142) определяются аналогичной такой траекторией поперек корпуса нейтральное кольцо или секции (4) от любой самой внутренней точки отрицательной периферии до ближайшей к ней точки, лежащей на соответствующей положительной секции коллектора (5).

Физический объем (140) внешнего разрядного тока, как описано, имеет однородную площадь поперечного сечения в радиальном направлении электронной проводимости, что соответствует любым таким полукруглым дуговым траекториям между точками на отрицательном эмиттерном кольце корпуса (47) и соответствующим положительным секции корпуса коллектора (5) и поэтому по определению проводника такой ток разряда должен предполагать однородную плотность тока. Хотя ее очень сложно эффективно описать в словесных терминах, идеализированная математическая конфигурация области оболочки генератора, создающей тепло и тягу (как функция геометрии его корпуса), визуально легко уловима и ясно проиллюстрирована на фиг. 11.

Как указано на фиг. 12 и 13, стационарные электромагнитные якоря (37) равномерно распределены по двум круговым решеткам (145), содержащим равное их количество, которые расположены на противоположных сторонах ротора друг от друга и каждый из которых расположен концентрично оси вращения ротора посередине. между отрицательным эмиттерным кольцом (47) и положительными секциями корпуса (5). Эти массивы якорей (145) могут использоваться как две отдельные группы для придания целостного, но ослабляющего вращательного магнитного векторного момента внешнему разрядному току, проходящему через тонкие нейтральные секции (4) корпуса, и, таким образом, могут использоваться для модуляции кинетические и электрические характеристики огибающей поля различными способами, полезными для изобретения и его целей.

Фиг. 12 и 13 также показаны векторы электрического поля (143), как описано выше, и векторы магнитного поля (144), создаваемые и модулируемые якорями (37), содержащими два якоря или переменные индукторные матрицы (145). ИНЖИР. 13 конкретно изображен регулярный боковой изгиб или смещение радиально падающих электронных траекторий (143) под влиянием решеток индукторов (145), что, как предполагается, оказывает объединяющее воздействие на приводные части (140) огибающей поля. .

Таким образом, можно видеть, что устройство, рассматриваемое здесь, может работать таким образом, что его внешнее поле тока пробивного разряда достигает однородного проводящего сечения и плотности тока, а также целостного и упорядоченного вращательного аспекта, который впоследствии способствует визуализации. такой ток квазикогерентный. Таким образом, для целей этого устройства и его применения такое поле разрядного тока следует рассматривать как особый квалифицированный тип и форму коронного или дугового разряда постоянного тока, обладающего значительным движущим потенциалом (подлежит дальнейшему изучению), который затем заслуживает технического описания как электродинамическое поле.

В связи с этим пока можно подчеркнуть, что полезный уровень электрически развиваемой тяги может быть реализован за счет релятивистского импульса электродинамического поля тока электронов, падающих на положительные секции корпуса коллектора и постулирующих работу устройства в вакууме. пространства (с описанным объемом физического поля), импульсная скорость таких падающих полевых электронов может быть увеличена до 99,99% скорости света и более, при этом их соответствующая релятивистская масса будет равна в 69 раз их массе покоя. масса или даже намного больше.

Коэффициент расширения первичного напряжения

В соответствии с логикой, представленной в начале раздела «Система индукционной индукции» выше, напряжение первичной батареи будет иметь тенденцию равняться только половине (1/2) напряжения постоянного тока, выраженного на сегментах ротора (или «напряжению ротора»). . Следовательно, для создания необычайного «вторичного» или полевого напряжения в несколько мегавольт на корпусе генератора только что описанного типа электронная излучательная способность катодов первичной матрицы (выраженная как определенный коэффициент) должна превышать эмиссионную способность полевых эмиттеров ротора в соотношении которое по меньшей мере равно отношению желаемого напряжения возбуждения к половине наблюдаемого упомянутого напряжения ротора. Последний такой коэффициент затем рассматривается как коэффициент расширения первичного напряжения в этой заявке, как указано в разделе «Метод работы» выше.

Тем самым создается разница в мгновенной скорости, с которой эти два упомянутых набора деталей будут стремиться разряжаться под воздействием заданного эквивалентного напряжения или разности потенциалов. Эта мгновенная разность зарядов позволяет первичным катодам отрывать собственные электроны из положительных секций корпуса (5) в тысячи раз быстрее, чем такой заряд может достичь отрицательных секций корпуса эмиттера (3) от полевых эмиттеров ротора. Таким образом, мгновенную разность зарядов, пожалуй, лучше всего описать как совокупный дисбаланс зарядов, который, как известно, действует (при определенных условиях) в емкостных и/или термоэлектрических схемах и выражается в повышении приложенного напряжения или разности потенциалов в них.

Для фактического достижения и поддержки такого состояния требуется использование двух корпусных балластных конденсаторов заряда, отрицательные «пластинчатые» элементы или кольца которых прикреплены непосредственно к сегментам ротора (по их внешнему периметру) и которые способны немедленно хранить определенное количество такого заряда. этого достаточно для создания равновесной плотности поверхностного заряда коллектора, приводящей к желаемому напряжению поля. Эта средняя требуемая плотность заряда корпуса рассчитывается по традиционной формуле, приведенной выше в разделе «Проектирование корпуса».

Напряжение, приложенное к положительным кольцам этих балластных конденсаторов, берется из соединений анодного кольца внешней катушки возбуждения ротора и, следовательно, представляет собой большую часть напряжения обмотки возбуждения, генерируемого первичной энергосистемой. Следует отметить, что это напряжение фактически должно передаваться на такие конденсаторы под узлами шариковых дорожек ротора в виде утопленных проводящих дорожек на одном или нескольких сепараторах сегментов. Этот же метод необходимо также использовать для соединения электрических элементов первичной энергосистемы, расположенных снаружи массивов регулируемых индукторов (145), с соответствующими элементами, расположенными внутри них.

В любом случае, эти важнейшие балластные конденсаторы правильно считаются принадлежащими как цепям первичной системы питания, так и цепям системы индукции возбуждения. Они обеспечивают необходимые средства электрической силы, с помощью которых заданный коэффициент расширения первичного напряжения (как определено) может поддерживаться и реализовываться с использованием описанной концепции мгновенного дифференциального заряда. Из-за сложности этого аспекта работы генератора приведенный ниже конкретный пример иллюстрирует соответствующие принципы с использованием соответствующих температурных коэффициентов излучения выбранных материалов автоэмиттера и первичного катода по отношению к вышеупомянутым 4 футам. модель-прототип.

Это температурный коэффициент излучательной способности, e.sup.-phi./kT, где «e» представляет собой основание натуральных логарифмов 2,71828. . . , «k» — постоянная Больцмана, а «T» — абсолютная температура в °К, полученная из знаменитого уравнения Ричардсона-Душмана: формулы для правильной плотности тока термоэлектронной эмиссии «J» чистого металлического катода в вакуум, имеющий работу выхода поверхности .phi.. И, выраженный в математических терминах, принцип эквивалентности отношений, определенный выше, может быть сформулирован следующим образом:

Используя полевые эмиттеры из спеченного композита вольфрам/медь 0,68/0,32 и вольфрамовые первичные катоды с адсорбцией тория, прототип трехступенчатого ротора диаметром 4 фута конструкции изобретения достигнет коэффициента расширения первичного напряжения, равного примерно 12 106 при заданном поле. эмиттер φ=4,408 эВ и первичные катоды φ=3,639 эВ с обоими наборами компонентов при температуре 948°С. K (или 675°С), как указано в приведенном выше уравнении. Напряжение поля, выражающее это соотношение, проверено в подробных расчетах, приведенных ниже.

Важно отметить, что это уравнение можно легко решить для требуемого первичного катода .phi. где указана прогнозируемая средняя рабочая температура первичных катодов (как она будет при эксплуатации), и где .phi. также фиксирована и известна, но их фактическая рабочая температура в диапазоне возможных значений должна быть получена экспериментально или теоретически.

Ток внешнего пробоя, возникающий и поддерживаемый таким образом, обычно ограничивается только конструктивными характеристиками единичных пентодных матриц, составляющих систему индукции поля. В частности, отрицательное напряжение смещения постоянного тока, приложенное к управляющим сеткам массива единичных пентодов (65), должно быть достаточным для ограничения общего тока первичной индукционной кольцевой массива до значения, находящегося в пределах безопасной рабочей токовой нагрузки ротора. В целях данного текста термин «полная мощность», используемый в отношении первичной энергосистемы и включающего ее устройства, должен использоваться для обозначения соответствующей скорости ротора, при которой достигается, поддерживается или превышается полное номинальное напряжение огибающей поля. Такое рабочее состояние изображено на фиг. 11, 12 и 13.

Смещение тока возбуждения

В простом варианте исполнения генератора с одноступенчатым ротором, используемого в качестве «теплового энергоблока», не требуется никакого активного смещения тока ни в одной из двух токоведущих частей (140) огибающей поля (которые в остальном симметричны). размещаются в первичных массивах, и ток, включающий каждую такую возбуждающую часть поля, по существу одинаков. В предпочтительном варианте реализации трехступенчатого ротора, предназначенном для двигательных установок, ток возбуждения активно смещается или пропорционально шунтируется первичными массивами между такими частями огибающей поля (140), чтобы сделать создаваемую таким образом импульсную тягу взаимно неизометричной вдоль вертикальной осевой линии генератора. . Несколько важных соображений, непосредственно связанных с этим, обсуждаются ниже, и обычно следует делать ссылку на фиг. 7 в этом разделе.

Максимальный общий ток возбуждения генератора при полной мощности должен быть равен номинальной параллельной токовой нагрузке сегментов ротора по постоянному току, рассчитанной с использованием традиционных методов. Рабочий минимальный ток возбуждения при полной мощности в любом движительном трехступенчатом роторном устройстве, используемом в качестве «импульсного приводного устройства», следует считать равным либо половине (1/2) номинальной токовой нагрузки ротора, либо уровню общего тока ротора, достаточного для того, чтобы Генератор мог создать чистую вертикальную тягу, равную его собственному весу, в зависимости от того, что меньше.

Учитывая ранее заявленный минимальный коэффициент усиления единичных пентодных матриц (69), этот минимальный ток возбуждения при полной мощности, по всей вероятности, может поддерживаться при среднем значении напряжения отрицательного смещения первичной матрицы (применительно к стационарным управляющим сеткам (65) ), показанное на фиг. 7), которое меньше или равно примерно половине (1/2) заданного расчетного максимального значения. Если в токе системы индукции поля отсутствует однонаправленная или переменная составляющая напряжения, это упомянутое среднее значение отрицательного напряжения смещения представляет собой напряжение смещения «нулевого сигнала» первичных матриц, и можно сказать, что первичные матрицы находятся в поле с нулевым сигналом. условие смещения (как упоминалось ранее выше).

Каждую из двух упомянутых приводных частей (140) огибающей поля генератора можно назвать «полутором поля» из-за ее постулируемой формы, и максимальный индивидуальный ток полутора поля при любом заданном значении тока рабочего ротора всегда должен быть ограничено уровнем, который меньше или равен двум третям (2/3) рабочего тока ротора. Тогда пиковая полезная тяга поля будет равна одной трети общей изометрической тяги. Принимая указанный заданный коэффициент усиления, этот максимально рекомендуемый гемиторный уровень пропорционального общего тока возбуждения, по всей вероятности, может поддерживаться при среднем значении отрицательного напряжения смещения, приложенного к управляющим сеткам соответствующей первичной решетки (65), которое равно примерно одной трети (1/3) заданного расчетного максимального значения (или менее пропорционально при уровне тока ротора, который меньше номинальной токовой нагрузки).

Из-за задержки нагрева любой из двух цепей силовых резисторов (63), через которые должен возвращаться возрастающий ток полутора поля, отрицательное напряжение смещения, приложенное к управляющим сеткам (65) соответствующей первичной матрицы, может на короткое время уменьшиться до минимального значения. одну шестую (1/6) заданного расчетного максимального значения (как стандартное минимальное рабочее напряжение управляющей сети) или менее пропорционально при уровне тока ротора, который меньше номинальной токовой нагрузки.

Минимальный ток отдельного полутора поля при любом заданном значении рабочего тока ротора должен всегда поддерживаться на уровне, равном или превышающем одну треть (1/3) этого рабочего тока ротора. Принимая указанный заданный коэффициент усиления, этот минимальный рекомендуемый гемиторный уровень пропорционального общего тока возбуждения может, по всей вероятности, поддерживаться при среднем значении отрицательного напряжения смещения, приложенного к управляющим сеткам соответствующей первичной решетки (65), которое равно примерно двум третям. (2/3) заданного расчетного максимального значения (или менее пропорционально при уровне тока ротора, который меньше номинальной токовой нагрузки).

Из-за задержки охлаждения любой из двух цепей силовых резисторов (63), через которые должен возвращаться уменьшающийся ток полутора поля, отрицательное напряжение смещения, приложенное к управляющим сеткам (65) соответствующей первичной матрицы, может быть кратковременно увеличено до пять шестых (5/6) заданного расчетного максимального значения (как стандартное максимальное рабочее напряжение управляющей сети) или менее пропорционально при уровне тока ротора, который меньше номинальной токовой нагрузки.

Важно отметить, что ток, проходящий через массивы единичных пентодов (69), будет в значительной степени зависеть от напряжения ускорительной сетки (66), а не от общей разности потенциалов первичной матрицы, как и в любой стандартной вакуумной лампе, в которой используются экран или сетка ускорителя, положительное напряжение которых меньше приложенного напряжения на пластине. Таким образом, становится очевидным, что это положительное напряжение сетки (66) также может быть модулировано аналогично напряжению отрицательной управляющей сетки (65). Этот тип «дуплексной» обработки сигнала или возможности реагирования на управляющее напряжение позволяет матрицам единичных пентодов (любой матрицы первичных индукционных колец) усиливать сигнал связи на резонансной частоте, одновременно контролируя независимый уровень тяги, зависящей от тока.

В любом случае, в свете Закона сохранения импульса здесь можно увидеть, что значительная сила тяги будет развиваться каждым полевым полутором (140) за счет релятивистского импульса составляющих его электронов, падающих на секции корпуса коллектора (5 ), и что были предусмотрены подходящие средства для придания таким взаимно противоположным векторам тяги по оси Y переменной неизометричности.

Менее очевидное, но очень важное различие, которое следует сделать в отношении создания такой электрической тяги генератором EDF, безусловно, заключается в следующем: нет необходимости, чтобы Генератор или, в частности, его положительные секции корпуса (5) (или Полевой концентратор) обеспечить работу, необходимую для перемещения заряда тока возбуждения против градиента потенциала поля. Согласно классической теории электрического поля, работу может совершать сам заряд, отталкивающийся вдоль градиента потенциала. В первом случае работа "выполняется", а во втором - "восстанавливается". Кроме того, в свете предыдущего различия можно показать математически, что любая результирующая сила отдачи, испытываемая излучающим кольцом отрицательного корпуса (47), носит строго ньютоновский характер по сравнению с релятивистской импульсной тягой, создаваемой в полевом концентраторе, и что пиковое значение Величина такой отдачи будет составлять не более примерно 3/1000 одного процента от пикового чистого значения указанной тяги.

Следовательно, средство привода входного вращательного крутящего момента генератора электродинамического поля будет обеспечивать работу-энергию, необходимую для установления и поддержания вращения ротора, и результирующий градиент потенциала поля, который индуцируется описанным способом, и тогда заряд электрона, содержащий ток полутора поля, будет работать. работа, необходимая для его прохождения к положительному Полевому Центру. Возникающие в результате столкновения почти полностью неупруги, поэтому импульс и кинетическая энергия сохраняются независимо, а полученная кинетическая энергия тока поля почти полностью восстанавливается в виде тепла.

Система управления полевым напряжением

Соответственно, также можно увидеть, что интерактивные факторы или особенности, которые приводят к проявлению напряжения возбуждения генератора EDF как функции напряжения его ротора, гораздо более сложны по своей природе, чем простой коэффициент трансформации, который определяет вторичное напряжение трансформатора переменного тока с точки зрения его первичное напряжение. А из-за чрезвычайно высоких коэффициентов расширения первичного напряжения, которые будут действовать в больших устройствах, небольшие колебания напряжения электродов стационарной первичной батареи генератора могут, предположительно, вызывать очень большие и нежелательные колебания проявляемого напряжения возбуждения. Таким образом, обеспечивается относительно простая, но эффективная система управления напряжением возбуждения, которую можно использовать для мониторинга, регулирования и корректировки всех отдельных напряжений первичного катода и сетки до оптимальных заданных и/или промежуточных рабочих значений, так что токовая нагрузка ротора не будет превышена, и это Система предполагает использование соответствующей бортовой компьютерной системы (для автоматического выполнения ее различных интерактивных функций).

Вариант такой системы управления, показанный на фиг. 10 предназначен просто для того, чтобы предоставить модель логической схемы, которая иллюстрирует принципы изобретения и некоторые принципы соответствующей разрешающей способности схемы, которые должны применяться в такой системе в свете следующих аспектов его учения, а не исключать использование других возможных вариантов реализации такой схемы системы управления.

Катодные элементы (64) каждой плоскопараллельной электродной системы или единичной пентодной матрицы (используемой для соединения узла ротора с положительными секциями корпуса) должны иметь работу выхода поверхности .phi. которая значительно ниже и/или рабочая температура значительно выше, чем у полевых эмиттеров ротора (17), и поэтому будет иметь тенденцию демонстрировать сравнительно гораздо более высокую электронную излучательную способность, так что соотношение их соответствующих температурных коэффициентов излучательной способности ( каждый из которых представлен как e-phi/kT) оказывает очень определенное влияние на соответствующее соотношение напряжения внешнего разрядного поля устройства к первичному напряжению постоянного тока, генерируемому внутри.

Ссылаясь на фиг. 10, эти катоды первичной матрицы (64) должны состоять из вольфрама или другого тугоплавкого металла, который также может быть либо пропитан оксидом тория, либо металлическим торием, адсорбированным субмонослоем, для достижения такой пониженной сравнительной работы выхода поверхности и для калибровки их излучательной способности относительно эмиттеров поля ротора (17) как средство определения и определения напряжения внешнего поля устройства относительно разности потенциалов его первичной матрицы (или половины напряжения ротора).

Показанная система управления напряжением поля в основном предназначена для непосредственного приема довольно высокого положительного индуцированного напряжения неподвижных анодных колец (58) (показанных на фиг. 8 и 9) с целью обеспечения первичных сеток ускорителя (66) их энергией. стандартное рабочее напряжение постоянного тока. Из-за линейной масштабируемости общей конструкции генератора ожидается, что номинальное (или нулевое) значение такого напряжения относительно заземления шасси (10) составит примерно от +362 до +483 вольт на фут диаметра корпуса в трехступенчатом режиме. и варианты одноступенчатого генератора (соответственно). Изолирующий диод (126) и переключатель или реле (124) предотвращают нейтрализацию такого положительного напряжения отрицательным током(ами) в другом месте схемы управления.

Любой один или несколько неподвижных электродных элементов (64)-(67), составляющих каждую упомянутую матрицу единичных пентодов, могут быть искусственно охлаждены в качестве средства дальнейшего регулирования напряжения внешнего поля устройства и/или подвергнуты воздействию умеренных переменных управляющих напряжений постоянного тока при раз, чтобы дополнительно помочь во временной регулировке тока этой единичной пентодной матрицы.

Конденсатор очень большой емкости (116) или множество отдельных конденсаторов высокой емкости, соединенных в параллельную или последовательно-параллельную матрицу, могут использоваться для хранения заряда смещения, возникающего в первичной энергосистеме в результате зарядки установленных на роторе балластных конденсаторов. , как часть такой системы управления напряжением поля. Указанный конденсатор(ы) (116) удержания заряда смещения может в дальнейшем называться "конденсатор(ы) компенсации балласта".

Конденсатор очень большой емкости (117) или подобная ему матрица конденсаторов также может использоваться для предотвращения работы заземления положительного потенциала секции корпуса зарядом ионизации окружающей среды на воздухе во время периода запуска устройства до того, как такие секции будут полностью закрыты (посредством токи гемитора внешнего поля), как дополнительная часть этой системы управления напряжением поля. Такой объемный конденсатор(ы) для хранения электронов (117) в дальнейшем может называться "конденсатор(ы) окружающего заряда".

Отрицательные пластины этих конденсаторов с внешним зарядом должны быть изолированы от земли во время раскрутки ротора, чтобы обеспечить накопление чистого отрицательного заряда, поэтому заряд их положительных пластин обеспечивается специальным общим источником переменного напряжения постоянного тока (98), который противоположно подключен к заземляющей раме. Каждый конденсатор заряда окружающей среды (117), используемый во время периода запуска устройства, может быть избирательно соединен переключателем или реле своей отрицательной клеммой с элементом сетки ускорителя (66) одной или более из упомянутых плоскопараллельных электродных систем, чтобы для осуществления и контроля хранения такого ионизационного заряда. Каждый такой пусковой конденсатор (117) также может быть избирательно соединен переключателем или реле своим отрицательным выводом через переменный резистор и/или диод с элементом супрессорной сетки (67) одной или нескольких из упомянутых плоскопараллельных электродных систем. , чтобы осуществлять и контролировать распределение бортовых запасов отрицательного заряда от сеток подавителя (67) к ротору в качестве стандартного средства регулирования напряжения внешнего поля (особенно в космическом вакууме).

Указанный конденсатор(ы) заряда окружающей среды (117) также может быть аналогичным образом подсоединен своей отрицательной клеммой(ами) либо к отдельному источнику истинного заземления, либо к одному или нескольким сверхпроводящим кольцам хранения тока (200) (включая осаждение заряда). и средства извлечения) для целей удаления любого избыточного электронного заряда окружающей среды, превышающего объемную емкость такого конденсатора или матрицы конденсатора, который может быть получен при нормальной работе или работе на полной мощности в воздухе или других газообразных диэлектрических средах.

Такое сверхпроводящее кольцо(а) для накопления тока будет использоваться исключительно в больших трехступенчатых роторных двигательных моделях Генератора и, таким образом, будет представлять собой средство, с помощью которого могут накапливаться дополнительные расходуемые бортовые резервы заряда. Рабочее ядро каждого сверхпроводящего накопителя предпочтительно представляло бы собой большой, но относительно тонкий тор (малого поперечного сечения), состоящий из твердой металлической ртути, погруженной в жидкий гелий, и поэтому имел бы известную силу тока, измеряемую сотнями тысяч ампер.

Управляющий стержень (103) с линейным приводом или аналогичный механизм может использоваться для создания механически изменяемого теплового перехода между каждым катодом первичной матрицы или элементом сетки (64)-(67) и холодной тепловой массой из того же или аналогичного тугоплавкого металла. поддерживается при температуре резервуара вторичного криогенного теплоносителя корпуса, такого как жидкий воздух или азот. Пластинчатые элементы и диэлектрическая среда каждого конденсатора или матрицы конденсаторов, используемых в системе управления напряжением возбуждения, также могут быть включены (подходящим образом) в резервуар для охлаждающей жидкости, который содержит указанную холодную тепловую массу. Диоды этой системы, как правило, не рассчитаны на установку при такой низкой температуре.

Схема управления напряжением, показанная на фиг. 10, является модульным по своей природе, поскольку один такой блок предусмотрен для каждой из 72 блочных пентодных матриц, связанных с системой индукции поля (в предпочтительном варианте осуществления). Все измерения напряжения(ий) первичного электрода и напряжения положительной секции корпуса должны выполняться относительно заземляющей рамы генератора (10) (как в целом показано на рис. 1): металлической структурной оболочки центральной камеры устройства. на котором должен быть установлен приводной двигатель(и) узла несущего винта. Этот метод заземления называется «заземлением корпуса».

Для каждого первичного катода и элемента сетки (64)-(67) предусмотрен один терморегулирующий стержень (103), который попеременно взаимодействует как с прикрепленным к нему гнездом (104) регулирующего стержня, так и с термопереходом (101), который прикреплен к холодному тепловая масса (102) поддерживается при температуре резервуара вторичного (криогенного) теплоносителя корпуса с помощью линейного привода (не показан). Такой управляющий стержень (103) затем можно использовать для регулирования температуры этого электрода примерно до той же температуры, что и соответствующий силовой резистор (675°С+-55°С). Таким образом, при необходимости во время работы можно производить небольшие корректировки излучательной способности катода (64), а температура различных сеток может быть точно согласована с температурой их соответствующего катода(ов), чтобы обеспечить точность взаимного баланса напряжений первичных электродов. Любое отклонение напряжения катода (64) от потенциала земли шасси может быть обнаружено и измерено через резистор (107) очень высокого номинала, включенный между указанным катодом(ами) и землей шасси, который предпочтительно представляет собой большой углеродный резистор, имеющий несколько фиксированных отводов (и на которых может присутствовать выходное напряжение).

Для всех первичных катодов (64) предусмотрен специальный общий источник переменного напряжения постоянного тока (95) в качестве средства обеспечения оптимального потенциала катода относительно земли, несмотря на колебания температуры силового резистора (в трехступенчатых роторных устройствах, где ток полутора с различной предвзятостью). Этот источник питания шунтируется с помощью двухполюсного/двухпозиционного переключателя или реле (123), позволяющего подавать положительное или отрицательное промежуточное управляющее напряжение на катоды (64), чтобы поддерживать их истинный потенциал как можно ближе к земле. насколько это возможно. Аналогичный источник напряжения (97) и переключатель/реле (123) также предусмотрены для всех первичных решеток ускорителя (66) в качестве средства модуляции фиксированного уровня приложенного положительного напряжения сетки (от неподвижного анодного кольца (58)) и, следовательно, уровень тока поля гемитора, не зависящий от уровня приложенного смещения управляющей сетки (65). В обоих случаях эти источники постоянного тока изолированы от заземления шасси с помощью блокирующих конденсаторов (106), чтобы предотвратить потерю или накопление чистого заряда на корпусе заземления (10) во время работы (в двигательных установках, которые не подключены к истинному заземлению). .

Для всех первичных сетей управления (65) также предусмотрен выделенный общий источник переменного напряжения постоянного тока (96). В этом случае этот источник напряжения не изолирован конденсатором от заземления шасси, так что первичные управляющие сетки (65) и катоды (64) могут иметь общую прямую ссылку на землю, как это было бы в типичной схеме схемы на электронных лампах. Упомянутый источник питания (96) управляющей сетки также должен иметь резистор (107) того же типа, что и резистор, предусмотренный для соответствующих катодов (64), подключенный между положительной клеммой такого источника питания и землей шасси. Эти два критерия дополнительно обеспечивают точность взаимного баланса напряжений первичных электродов, а номинальное (или нулевое) значение такого напряжения управляющей сети постоянного тока относительно заземления шасси, как ожидается, составит примерно от -36 до -48 вольт на фут диаметра корпуса. в трехступенчатом и одноступенчатом вариантах генератора (соответственно). Переменный байпасный резистор (108) может быть настроен для обеспечения очень низкого и относительно постоянного тока рабочей сети постоянного тока, несмотря на колебания номинала резистора входного сигнала переменного тока (110), как описано ниже.

Предусмотрены компенсационные конденсаторы балласта (116), благодаря чему отрицательный выброс заряда от неподвижных анодных колец (58) и положительных обкладок балластных конденсаторов ротора может быть удален из первичной энергосистемы во время раскрутки ротора, чтобы предотвратить номинальное напряжение электродной решетки ступени. от значительного превышения в противном случае за счет этих же двух анодных колец (по одному на каждую группу первичных индукционных колец), соединительного переключателя или реле (124) и резистора (ов) (125). Во время периодов раскрутки и работы генератора каждый переключатель/реле сброса балласта (122) нормально разомкнут; переключатель/реле (124) находятся в режиме «работа-открыто». После прекращения вращения ротора такой заряд, восстанавливающий землю, должен быть пропорционально возвращен к каждому неподвижному анодному кольцу через переключатель/реле (124) и резисторы (125), а также к первичной энергосистеме в целом через разрядный переключатель/реле (122). ) и разрядные шунты супрессорной сетки (с переменными резисторами (113) и диодами (115)), большей частью после того, как ток вакуумной камеры в эмиттерное кольцо корпуса практически прекратился.

Затем такой нормализующий заряд может быть «сброшен» через описанные разрядные шунты супрессорной сетки со скоростью, достаточной для того, чтобы гарантировать, что вся первичная энергосистема вернется к потенциалу земли (путем кратковременного прямого замыкания ротора на анодные кольца внешней индукционной батареи). . Таким образом, резисторы (113) обеспечивают переменную постоянную времени для разрядки упомянутых компенсирующих конденсаторов (116). Независимый общий источник переменного напряжения постоянного тока (99), отрицательная клемма которого подключена к заземляющей раме (10), гарантирует, что соответствующий описанный общий компенсирующий заряд балласта может сохраняться против высокого положительного приложенного потенциала неподвижных анодных колец (58).

Конденсаторы окружающего заряда (117) поглощают ионизационный заряд (возникающий при работе на воздухе), который в силу необходимости должен попасть в потенциальную яму(и), образованную положительными секциями корпуса, по крайней мере, до тех пор, пока полностью не сформируются два полуторных тока оболочки поля, и который будет в противном случае стремитесь заземлить желаемое положительное напряжение секции корпуса. Следовательно, напряжение отрицательной пластины этих накопительных конденсаторов (117) подается от другого специального источника постоянного тока (100), который аналогичен источнику (99), предусмотренному для компенсирующих конденсаторов (116), посредством общего переключателя/реле dpdt. (119). Ни один из этих источников постоянного тока (95)–(100) не должен иметь внутренних диодов нагрузочной линии.

Переменный выход этого источника напряжения «динамической компенсации» (100) должен быть примерно таким же, как выходной сигнал источника положительного напряжения конденсаторов заряда окружающей среды (98), тем самым позволяя указанным конденсаторам (117) постепенно насыщаться во время вращения ротора. - вверх с электронами, собранными на сетках ускорителя через переключатель/реле пускового тока накопительного шунта (121) и диоды (114). Во время периодов раскрутки и работы генератора переключатель/реле «управляющего вентиля» (119) обычно закрыты, так что отрицательный полюс источника питания (100) соединен с отрицательными пластинами тех же самых конденсаторов. Однако в периоды работы и остановки генератора переключатель/реле (121) обычно разомкнуты.

Любой избыточный ионизационный заряд, превышающий общую емкость этих конденсаторов, который может снизить рабочее напряжение в цепи системы индукции поля, должен быть либо заземлен, либо помещен в указанное сверхпроводящее накопительное кольцо (200) (в незаземленных тяговых генераторах, рассчитанных на максимальную накопление заряда окружающей среды), посредством того же самого переключателя/реле управляющего затвора (119) в сочетании с шунтирующим переключателем/реле (120) и резистором (112). В этом случае переключатель/реле накопительного шунта (121) остаются замкнутыми. В противном случае на медленное высвобождение «работающего» заряда и распределение резервов отрицательного заряда на ротор из накопительных конденсаторов (117) влияет постепенная синхронизированная релаксация напряжения/ов от источников питания (98) и (100) на переключателе/реле ( 119) и разрядный резистор (113), при этом шунтирующие переключатели (120) и (121) разомкнуты, а диоды (114) и (115) обеспечивают возможность разрядки указанных конденсаторов (117) только описанным способом.

Этот разряд накопленных запасов заряда фактически происходит из супрессорных сеток (67), которые могут служить маломощными эмиттерами электронов, учитывая их близость к первичным анодным кольцам (68). Изолирующий диод (127) не позволяет такому отрицательному заряду нейтрализовать напряжение в цепи сетки ускорителя. Следует отметить, что сетки-подавители могут удерживаться под потенциалом земли, как в типичной схеме пентода мощности луча, или при очень низком, если не пренебрежимо малым, отрицательном напряжении с целью осуществления такого контролируемого высвобождения заряда малой мощности посредством [i] незначительное отрицательное напряжение, индуцированное на нем соответствующим проксимальным кольцом первичного анода (пропорциональным их емкости относительно него); [ii] суммарное падение напряжения постоянного тока на параллельно включенных резисторах (109) и (111), подключенных к соответствующим сеткам ускорителя; и/или [iii] напряжение источника динамической компенсации (100) относительно заземления и резистора (112) или заземления шасси и относительное противоположное напряжение источника питания окружающего конденсатора хранения заряда (98).

Обходной резистор (109), предусмотренный между каждой сеткой ускорителя (66) и связанной с ней сеткой супрессора (67), возвращает неизбежный ток цепи постоянного тока неподвижного анода (58) и сетки ускорителя (66) на ротор из сеток супрессора (67). и просто помогает поддерживать потенциал постоянного тока каждой супрессорной сетки как можно ближе к истинному заземлению. Однако сеточный резистор (111) подавления, который включен параллельно с упомянутым байпасным резистором (109), аналогичен пластинчатому резистору от имени соответствующей внутренней (роторной) индукционной матрицы как в одно-, так и в трехступенчатом вариантах ротора, в что любые изменения выходного напряжения переменного тока последней ступени цепи ротора будут воспроизводиться на нем, как только начнется ток в цепи огибающей поля. Аналогично, любые колебания сигнала переменного тока от внешнего (удаленного) источника, которые индуцируются током огибающей поля, будут немедленно действовать как обнаруженный вход переменного тока первой ступени для усиления цепи ротора и снова будут воспроизводиться на упомянутом сеточном резисторе (111). .

Следовательно, любая разность потенциалов переменного тока ротора или цепи возбуждения на этом сетевом резисторе (111) обеспечивает напряжение выходного сигнала, которое может: [i] приниматься реальной консолью связи или простой рабочей схемой управляющего напряжения переменного тока в центральной кабине генератора; и/или [ii] повторно подается либо синфазно, либо противофазно с напряжением на резисторе входного сигнала (110) соответствующей управляющей сетки (65) в качестве дополнительной ступени усиления или подавления напряжения переменного сигнала (соответственно). Входной сигнал переменного тока или управляющее напряжение также может быть приложен к резистору управляющей сетки (110) от такой встроенной консоли связи или рабочей схемы управляющего напряжения, что обычно применяется к трехкаскадным и однокаскадным устройствам соответственно. Этот сеточный резистор является переменным для целей настройки схемы, связанной с связью на резонансной частоте (при желании).

Это можно видеть из фиг. 8 и 9, однако, что каскад усиления выходного переменного тока (или внутренняя индукционная матрица) первичной энергосистемы и ее входной каскад (или внешняя индукционная матрица) напрямую связаны сегментами ротора (14) как в однокаскадном, так и в многоступенчатом исполнении. Варианты исполнения двухступенчатого ротора. Таким образом, электрическая цепь ротора, как она сконфигурирована, будет подвергаться постоянной положительной (или рекуперативной) обратной связи любого напряжения переменного сигнала, присутствующего либо в токе возбуждения, либо на роторе, как описано выше. Чтобы обеспечить желаемый или необходимый уровень подавления или компенсации амплитуды сигнала, отрицательная (или инверсная) обратная связь может быть применена к цепи ротора с использованием реле обратной связи (129) и каскадных трансформаторов (130), показанных на фиг. 10.

Поскольку напряжение пластины и напряжение сети обычно составляют 180°. в противофазе в схеме лучевого пентода, такой как первичные массивы генератора, обратная обратная связь достигается, когда напряжение, подаваемое обратно в управляющую сетку (65), имеет ту же форму и фазу, что и напряжение пластины или анода (68). В соответствующей традиционной практике сигнал обратной обратной связи, подаваемый на входной ток (управляющую сетку), уменьшает входное сопротивление и искажения усилителя переменного тока; сигнал обратной обратной связи, пропорциональный выходному току (обкладки/анода), увеличивает выходное сопротивление такого усилителя. Следовательно, сигнал переменного тока обратной обратной связи, пропорциональный току через резистор (111), который подается синфазно с током линии переменного тока через резистор (110), уменьшает сопротивление входного каскада ротора, но также уменьшает амплитуду выходного переменного тока. В результате происходит потеря общего усиления (из-за дробного усиления каскада), но это сопровождается уменьшением искажений сигнала.

Трансформаторы обратной связи каскада (130) обеспечивают развязку опорного напряжения между таким стационарным каскадом усиления или подавления и соответствующими каскадами ротора, когда обратная связь переменного тока через резисторы управляющей сетки (110) необходима или желательна. Двухполюсный/двухпозиционный переключатель/реле (129) может использоваться для развязки каждого такого трансформатора со стороны входного сигнального резистора (110) его схемных соединений и/или для подачи положительного (регенеративного) или отрицательного (инверсного) сигнала. ) обратная связь с каскадом(ами) усиления переменного тока ротора и перестраиваемые блокирующие конденсаторы (131) изолируют трансформаторы от напряжений постоянного тока в цепи. Таким образом, соединительные трансформаторы (130), изолирующие реле (129) и блокировочные конденсаторы (131) необходимы только в вариантах генератора, не имеющих центральной рабочей цепи управляющего напряжения переменного тока с подходящими характеристиками обратной обратной связи, а также в вариантах реализации трехкаскадного генератора, которые могут использоваться в качестве средства связи. В последнем случае дополнительный конденсатор на стороне вторичного резистора или резистора управляющей сетки (110) каждого такого трансформатора (параллельно упомянутому резистору) может снова использоваться в режиме параллельного резонанса, и это показано на фиг. 10.

Во время непрерывной работы генератора EDF в космическом вакууме проявляемое напряжение поля постоянного тока будет иметь тенденцию постепенно расти, поскольку общее количество заряда, содержащегося в цепи огибающей поля, постепенно уменьшается из-за неизбежных потерь утечки электронов (в первую очередь на кольце эмиттера корпуса). периферийный край). Поэтому, чтобы компенсировать этот эффект, небольшое количество накопленного заряда окружающей среды должно постоянно высвобождаться на сетках-подавителях (67) в обратный ток ротора. Скорость, с которой должен происходить этот постепенный разряд, зависит от наблюдаемой скорости утечки поля, поскольку предварительно можно рассчитать только грубое приближение этой утечки. Именно по этой причине, по крайней мере, одно сверхпроводящее накопительное кольцо (200), содержащее огромное количество резервного заряда окружающей среды в виде непрерывного тока с нулевыми потерями, должно быть включено в любой незаземленный импульсный привод, используемый в космических исследованиях. , поскольку емкость такого накопителя определяет эффективный радиус действия судна.

Предполагается, что плотность энергии тока внешнего поля будет достаточно огромной, чтобы он демонстрировал виртуальное рабочее состояние самоэвакуации выше определенного сверхвысокого напряжения поля в движительных трехступенчатых генераторах EDF, и такое условие важно для успешного атмосферного их наземный запуск. Такая кинетическая окклюзия значительной части ионизационного заряда окружающей среды, в противном случае доступного, может также произойти после того, как оболочка поля полностью сформирована, даже в наземных одноступенчатых устройствах, работающих при напряженности поля пробоя. Во время непрерывной работы таких наземных устройств в газообразной атмосфере потери утечки поля, которые могут вызвать нежелательное постепенное повышение напряжения поля, если они превышают доступное накопление заряда окружающей среды, могут быть компенсированы за счет шунтирования заряда от заземления. В этом случае положительный полюс источника питания (100) при малой мощности подключается через переключатель/реле dpdt (119) к заземлению, чтобы избежать ограниченного повторяющегося рабочего цикла раскрутки/запуска/остановки вращения.

Общий метод строительства

Фактическая конструкция генератора электродинамического поля любого заданного размера относительно проста, независимо от того, является ли это пилотируемый двигательный вариант или нет, и фактически осуществляется изнутри наружу. Ссылаясь в целом на фиг. 1, одной из наиболее практичных особенностей процесса строительства является то, что практически весь отсек приборов и полезной нагрузки или «центральная камера» (2) может быть оборудован первым, прежде чем будет собрана или даже обязательно спроектирована какая-либо часть основной энергосистемы. В предпочтительном трехступенчатом варианте, который будет использоваться в качестве аэрокосмического импульсного привода, центральная камера, очевидно, должна включать материалы низкой плотности, где это возможно.

Затем начинается строительство заземляющего каркаса генератора (10): металлического каркаса, который образует ограждающий каркас центральной камеры, к которой может быть заземлено все вспомогательное бортовое электрооборудование. Этот структурный каркас должен быть как можно более прочным, легким и немагнитным и предпочтительно может иметь сварную трубчатую конструкцию из нержавеющей стали или подходящего титанового сплава.

После того, как наземная рама и закрытая центральная камера будут завершены, включая установку в общей сложности 32 высокомоментных приводов ротора двигателя-генератора постоянного тока (в четырех комплектах по восемь штук), две секции монтажной рамы ротора и прикрепленные к ним зубчатые венцы (8) «Несущего узла» может быть собран и динамически сбалансирован (с использованием временного периферийного промежуточного «оправочного приспособления»). Затем можно начать строительство составного «Роторного узла» с укладки равного количества медных сегментов (14), сепараторов керамических сегментов (16) и огнеупорных композитных полевых эмиттеров (17), которые имеют абсолютно одинаковый вес по типу. , причем последние компоненты обеспечивают непроводящее основание, к которому может быть прикреплено другое вращающееся электрическое оборудование.

Когда три набора упомянутых основных частей большого ротора (каждый предпочтительно насчитывает 180 штук) соединяются вместе с помощью электродных колец, припаянных серебром к сегментам, и зажимаются между двумя половинками несущего узла центрифужного типа, сборка «первичного ротора» Энергосистема» может начаться сама. После того, как тонкая изолирующая поверхность ротора «обращена», вышеупомянутые утопленные и проводящие сепараторные дорожки, а также шариковые дорожки ротора (25) прикреплены к базовому узлу ротора, а также добавлены катушки возбуждения, массивы электродов и другие вращающиеся компоненты, изготовление «структурной системы интеркулера» судна может быть продолжено. Когда эта система вторичного теплопровода (охлаждающей жидкости корпуса) завершена и прошла испытание под давлением, можно устанавливать «первичную и магнитную решетку», включая секции матрицы регулируемых индукторов с 5 якорями, изображенные на фиг. 14. Первичные (индуктивные кольцевые) матрицы здесь состоят из матриц единичных пентодов (69) в виде отдельных сборок, каждая из которых имеет дополнительный узел, включающий силовой резистор возбуждения (63), диэлектрический буфер (45) и первичный теплопровод (48). .

Наконец, как только ротор будет удовлетворять критериям эксплуатационного механического зазора и динамической балансировки без напряжения (с использованием временной опоры внешнего подшипника ротора «оправка») и будет проведено окончательное полное испытание под давлением системы теплопроводов, можно устанавливать «Компоненты внешнего корпуса». Таким образом, постройка основного судна может быть завершена в общей сложности в семь отдельных этапов или стадий. Из-за огромного веса готового ротора (как самого массивного отдельного узла устройства) важнейшей рабочей характеристикой является фактическая скорость ротора, необходимая для поддержания заданного напряжения возбуждения, которое рассчитывается с использованием метода, изложенного в подробных расчетах ниже. Это определит рабочий угловой момент несущего винта, который в движителях должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить гироскопическую устойчивость против использования переменно-неуравновешенной изометрической тяги (создаваемой потоком гемитора поля), но не настолько большим, чтобы при этом ухудшались навигационные и маневренные характеристики судна. оказался вялым.

Можно показать математически, что номинальная скорость ротора для теоретического прототипа конструкции диаметром 4 фута будет примерно равна или несколько меньше, чем у типичного небольшого электродвигателя. Однако по мере увеличения размера устройства необходимо будет уменьшать частоту вращения ротора из-за чрезвычайного увеличения «концевой» скорости ротора и, следовательно, центробежных сил, которым он подвергается. В базовых спецификациях, лежащих в основе настоящего раскрытия, содержится достаточная информация, позволяющая инженерам при необходимости снижать скорость ротора в более крупных устройствах после интенсивной программы испытаний небольших устройств; например, расчетная номинальная частота вращения ротора для 20-футового теплового агрегата равна 1045.

Структурная система интеркулера

Секции вторичных теплопроводов, по которым охлаждающая жидкость корпуса или теплоноситель проходят через коническое «приводное кольцо» генератора (или совокупный объем отрицательной и нейтральной секций корпуса), должны проходить между силовым резистором и сборками пентодной матрицы агрегата, и поэтому они должны соответствовать по внешним размерам имеющемуся пространству внутри несущего каркаса нейтральной конструкции корпуса. Наиболее необычной особенностью этих вторичных трубопроводов является то, что они также содержат (по необходимости) основные несущие элементы ведущего кольца и вместе они образуют структурную систему промежуточного охладителя генератора EDF, как показано на фиг. 14.

Эти вторичные каналы охлаждающей жидкости корпуса должны быть сконструированы аналогично первичным теплопроводам, описанным выше, и в предпочтительном варианте осуществления должны быть выполнены в четырех типах или вариантах: [i] первоначальные исходящие каналы подачи охлаждающей жидкости (75), называемые «коллекторами» "; [ii] окружные секции теплопередачи (76) (к которым прикреплены пластины корпуса эмиттерного кольца), называемые «периферийными шунтами»; [iii] внутренний (77) и внешний (78) промежуточные каналы охлаждающей жидкости, или «передаточные звенья»; и [iv] радиальные возвраты охлаждающей жидкости (79) или «линии восстановления». Внутри приводного кольца каждый из этих типов трубопроводов может быть выполнен в виде отдельных секций, которые соединяются друг с другом в «последовательно-параллельных» разветвленных системах или зонах. А именно, один коллектор (75) от коллектора охлаждающей жидкости резервуара (74) соединяется с одним периферийным шунтом (76), который, в свою очередь, соединяется с одной линией восстановления (79).

Таким образом, на фиг.2 показана одна зона охлаждающей жидкости. 14, стрелки указывают направление потока теплоносителя. Формованный керамический опорный кронштейн (71), имеющий встроенные колена и набор монтажных «кулачков», может использоваться для фиксации внутренних углов каждых двух соседних отрицательных пластин корпуса (72) с помощью соответствующего монтажного кольца, приваренного к каждой внутренней пластине. уголок и стопорный штифт (не показан). Каждая пластина корпуса эмиттерного кольца (72) должна иметь угловой канал теплопередачи, приваренный вдоль внутреннего края (как показано пунктирными линиями), который окружает соответствующий периферийный шунт (76).

Эти коллекторы охлаждающей жидкости, шунты, передаточные каналы и линии рекуперации предпочтительно выполнены из молибденовых трубок и будут использовать преимущества высокой теплопроводности и электрического сопротивления тонкого покрытия из оксида алюминия для поглощения избыточного тепла от корпуса одноступенчатого приводного кольца и (в частности) пластины корпуса Emitter Ring. В одноступенчатых роторных устройствах, которые используются в качестве тепловых энергоблоков, линии рекуперации затем выходят из корпуса генератора через два обменных коллектора (как указывалось ранее) из предпочтительного количества отдельных зон теплоносителя, состоящего из 72, во внешний теплообменник. Насколько эффективным окажется этот метод охлаждения ведущего кольца в целом во время работы на воздухе с использованием предпочтительного жидкого воздуха или азотного хладагента, довольно сложно спрогнозировать. В качестве альтернативы в этом отношении можно было бы использовать жидкий гелий для обеспечения адекватного охлаждения корпуса, но это повлекло бы за собой значительное увеличение трудностей с трубопроводами и насосами.

Ожидается, однако, что описанная система промежуточного охладителя будет удовлетворительно эффективна при работе трехступенчатых устройств в космическом вакууме и принципиально разработана с учетом этого режима использования. Соответственно, считается, что импульсный привод, работающий в космосе, сможет удалять избыточное тепло путем фактической циркуляции жидкого натрия или его эквивалента в первичном трубопроводе через систему вторичных теплопроводов (вместо криогенного хладагента). В этом случае конструкция промежуточного охладителя используется для передачи тепла пластинам корпуса Emitter Ring в качестве радиационного теплоотвода. Этот метод охлаждения обеспечит необходимые средства освобождения Генератора от постоянной наземной поддержки для обеспечения его свободной работы в космосе.

Строительство нейтрального жилищного участка

Чтобы установить и выдержать действие тока разряда огибающей поля, поверхность нейтральных секций корпуса или корпуса генератора (или «Нейтральное кольцо») должна быть полностью изготовлена из специального непроводящего материала (материалов), который следует применять в два слоя к базовой надстройке, которая на самом деле является проводящей по своей природе. В этом отношении предлагается использовать перекрывающиеся керамические «плитки» способом, похожим на тот, который используется на космических кораблях НАСА, которые приклеиваются к нижней палубе из структурных неметаллических листов, в то время как трубопроводы системы промежуточного охладителя (описанные в предыдущем разделе) секция) состоят из основных несущих элементов, которые поддерживают часть приводного кольца корпуса, системы балок (153) и стоек (152), которые также состоят из того же неметаллического конструкционного материала, что и палуба, или аналогичного и совместимого материала. следует использовать для дальнейшего усиления и «унификации» надстройки ведущего кольца, чтобы можно было создать и поддерживать внутренний жесткий вакуум до начала работы. Эти вторичные несущие элементы также изображены на фиг. 14, и в предпочтительном варианте эти элементы и сам материал базовой палубы будут состоять из углеродного композита, который обычно неправильно называют графитом.

Сложные углеродные композиты, подобные тем, которые используются в стержнях клюшек для гольфа и рамах гоночных велосипедов, были впервые разработаны для использования их особого сочетания чрезвычайной прочности, жесткости и легкости в аэрокосмической отрасли. Эти материалы обычно изготавливаются из углеродных волокон полиакрилонитрила (ПАН), которые нагреваются под напряжением для отделения неуглеродной части. Отдельные волокна имеют диаметр около 7 микрон и предел прочности на разрыв около 300 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Затем их можно стянуть в жгут, похожий на веревку, или сплести в «матовую ткань», прежде чем покрыть эпоксидной или полиэфирной смолой. Таким образом, углеродные композиты идеально подходят для изготовления стержней, труб и листов и демонстрируют превосходные характеристики гашения вибрации. Однако конечный продукт по-прежнему очень дорог за фунт.

Чтобы упростить огромное разнообразие специализированных марок углеродного композита ПАН для целей данного применения, этот материал следует рассматривать как имеющий два основных класса плотности: «палубный» сорт с низкой плотностью (около 35% от удельного веса листовой стали). ) и высокоплотную «балочную» марку (около 65% от удельного веса конструкционной стали). Он также доступен в двух стандартных температурных классах, в зависимости от используемого связующего: 350°С. F. рейтинг (низкотемпературный) материал на эпоксидной связке и температура 750°С. F. рейтинговая (высокотемпературная) композиция на полиамидной связке. Высокотемпературный класс следует использовать только в Нейтральном кольце, а низкотемпературный класс можно использовать для построения Центральной камеры.

Таким образом, в качестве основного материала палубы при строительстве секций корпуса нейтрального кольца следует использовать углеродный композитный ламинат низкой плотности и высоких температур. То есть сам этот слой палубы первоначально прикрепляется к надстройке судна с помощью сварки растворителем и/или механических средств. Карбоновая палуба PAN, средний слой керамических подложек и внешняя оболочка из плиток экзослоя вместе составляют композитный корпус Neutral Ring. На выбор подходящего керамического материала для пластин подложки влияет несколько факторов. Главную озабоченность здесь вызывает то, что выбранный материал имеет очень высокое объемное сопротивление и очень низкую теплопроводность при температурах от 300 до 500°С. C. Также важно, чтобы материал имел очень низкий коэффициент теплового расширения, поскольку пластины слоя подложки должны быть прикреплены к слою настила с помощью клея огнеупорного класса. Следовательно, материал подложки также должен быть нестекловидным и иметь относительно высокую пористость, чтобы обеспечить достаточную адгезию. Один из компаундов класса кордиерита, имеющий обозначение CeramTec 447, имеет относительно низкую твердость и прочность на изгиб, но должен превосходно функционировать в тепловых энергоблоках в качестве центрального слоя склеенной композитной конструкции, учитывая его другие весьма желательные характеристики. Для импульсных приводов потребуется альтернативный материал подложки, как описано ниже.

Выбор керамического материала для использования в качестве диэлектрических термопанелей экзослоя корпуса или корпуса генератора EDF зависит от напряжения рабочего поля, и поэтому для блоков теплового и импульсного привода должны быть указаны разные материалы. Чтобы предотвратить значительные потери проводимости кожи, минимальное значение диэлектрической проницаемости k для материала плитки экзослоя, используемого в тепловых энергоблоках, было рассчитано (с использованием пикового напряжения поля) примерно при k = 9. Поэтому предпочтительным материалом является циркониевый состав, имеющий обозначение CeramTec 848, с минимальной (высокочастотной) диэлектрической проницаемостью 28. Несмотря на то, что этот материал имеет сравнительно высокий коэффициент теплового расширения, он имеет очень низкую теплопроводность и очень плотный. и тяжело. Кроме того, он демонстрирует исключительную прочность на изгиб и устойчивость к разрушению.

Минимальное значение диэлектрической проницаемости k для материала экзослоя, используемого в импульсных приводных устройствах, было рассчитано примерно как k = 107. Поэтому выбранным материалом является тот же титанатный состав, который предписан для диэлектрических буферов (и подробно описан в предыдущем разделе). Это весьма необычное соединение, известное химически как титанат натрия-висмута (и коммерческое название кезит), технически является пьезоэлектрическим материалом, но также является сегнетоэлектриком, поскольку его диэлектрическая проницаемость фактически увеличивается при повышении температуры до пикового низкочастотного значения около 3100 при 655. степень. C. точка Кюри. Как и у большинства сегнетоэлектриков, его прочность на растяжение и изгиб довольно низка, но он очень плотный и чрезвычайно твердый. Однако он имеет очень высокий для керамического материала коэффициент теплового расширения.

Ожидаемые более высокие изгибные напряжения на нейтральном кольце импульсного привода (по сравнению с тепловым силовым агрегатом) могут оказаться достаточными для растрескивания пластин-подложек, если они состоят из описанного выше материала кордиерита. Поэтому упомянутое ранее соединение циркония следует заменить на кордиерит 447 в качестве материала подложки в устройствах импульсного привода. Это, вероятно, придаст композитному корпусу Neutral Ring достаточную жесткость, чтобы предотвратить такое растрескивание под напряжением, и в то же время обеспечит гораздо более точное соответствие коэффициента теплового расширения титанатным плиткам. Как в тепловых, так и в приводных установках плитки экзослоя следует наносить на пластины подложки с помощью огнеупорного клея мозаичным наложением таким образом, чтобы края каждой плитки экзослоя располагались на равном расстоянии друг от друга, как можно дальше от нижележащих краев плиты. ближайшие подложки.

Поскольку нижний слой палубы корпуса нейтрального кольца будет достаточно проводящим, если он состоит из углеродного композитного листа, и теперь обратимся к фиг. 1, становится обязательным использовать вспомогательный диэлектрический буфер (50) между внутренними краями пластин корпуса эмиттерного кольца (47) и внешним краем упомянутого слоя палубы, чтобы предотвратить возникновение огромного тока утечки палубы. Хотя может показаться, что гораздо более дешевые и почти столь же прочные доступные композиты из стекловолокна (которые не проводят ток) будут стремиться свести к минимуму любое такое состояние тока утечки, их использование не предотвратит возможное накопление неприемлемого уровня статического заряда внутри рабочий индукционный отсек (12). Таким образом, использование проводящего материала настила гарантирует, что принцип экранирования Фарадея защищает компоненты нейтрального кольца от переходных статических напряжений, поскольку наличие конечного тока утечки настила означает, что слой настила является заряженным проводником, после чего любой чистый статический заряд должен быть внешним.

Второстепенным вопросом является фактическая рабочая температура зон контакта, где слой настила примыкает как к вспомогательному (50), так и к первичному (45) диэлектрическим буферам, которая должна поддерживаться ниже 750°С. F. Температурный рейтинг углеродного композита. Математически можно показать, что ток утечки на палубе может поддерживаться на вполне приемлемом уровне силы тока на см 2 такой площади контакта, если это условие соблюдается. На тепловых энергоблоках использование вторичного криогенного теплоносителя корпуса должно поддерживать температуру вспомогательных буферов (50) и контактных поверхностей внешней палубы ниже указанного номинала. Для этого в местах контакта первичного буфера (45) вполне может потребоваться использование вспомогательных криогенных теплопроводов как в моделях теплового блока, так и в моделях приводного блока генератора EDF. Вспомогательные диэлектрические буферы в любом Генераторе должны состоять из того же материала, что и плитки экзослоя этого устройства, и иметь примерно половину радиальной толщины используемых в них первичных буферов.

Хотя обсуждаемые выше конкретные материалы не следует рассматривать как критически важные для правильной конструкции генератора EDF, их свойства и характеристики весьма показательны для довольно сложных соображений, которые необходимо принять, чтобы гарантировать, что нейтральные секции корпуса судна физически подходят для оптимизации производительность устройства заданного размера и минимизация требований к обслуживанию или ремонту его корпуса.

Стационарные электромагнитные якоря

Поскольку стационарные электромагнитные якоря генератора EDF не оказывают никакого влияния на ротор устройства или напряжения возбуждения и не имеют прямой связи с ними, их правильно считать частью цепей основной системы питания или системы индукции поля, а скорее отдельной вспомогательной подсистемой, предназначенной для оптимизировать общую производительность и эффективность изобретения несколькими важными способами. С этой целью их основной целью является создание и независимое управление переменным уровнем как крутящего момента ротора, так и силы вращения тока возбуждения, по мере необходимости или по желанию.

Как изображено на фиг. 14, отдельные стационарные якоря (37) (или «переменные индукторы») могут быть установлены в группах по 5 якорей или секциях массива внутри нейтрального кольца корпуса с использованием зубчатых и ответных опор (151), которые прочно зажимают якоря вокруг Центральная часть каждого сердечника якоря уменьшенного диаметра. Эти якоря и базовая схема управления для них показаны на фиг. 16, где указаны полярности, которые приводят к вращению ротора по часовой стрелке, если смотреть сверху. Эта система распределения мощности якоря может регулироваться вручную и/или автоматически управляться (с использованием компьютера и/или другой схемы).

Как в одноступенчатом, так и в трехступенчатом варианте осуществления генератора каждая из двух решеток электромагнитного якоря должна быть подключена параллельно от одного или нескольких отдельных источников (185) постоянного тока низкого напряжения, которые представляют собой шасси. заземлены и являются общими для якорей (37) этого массива. Никакого переменного регулирования или смещения постоянного тока(ов) отдельного якоря в одноступенчатых роторах или устройствах с тепловыми энергоблоками не требуется. Желаемое индивидуальное смещение постоянного тока якоря в трехступенчатых роторных устройствах по причинам, связанным с движением, объясненным ниже, может быть просто выполнено с помощью переменного резистора (184), связанного с каждым якорем и его подсхемой(ами) источника питания постоянного тока. Небольшая однонаправленная или переменная составляющая напряжения такого тока питания якоря может быть добавлена параллельно или параллельно такому резистору (184) с использованием источника переменного тока (186) и/или подходящего интерфейса управления обычного типа в любом однокаскадном варианте. или варианты трехступенчатого генератора по желанию.

Каждый неподвижный якорь (37) включает в себя две отдельные электрические катушки (180)-(181), работающие преимущественно от постоянного напряжения, которые образованы из многослойной проводящей изолированной магнитной проволоки, намотанной на одиночный ферромагнитный сердечник. Каждый такой сердечник якоря также включает в себя соединительную центральную секцию или «редуктор потока» (182) между указанными отдельными катушками, который имеет значительно уменьшенную площадь поперечного сечения по сравнению с ее балансом и который предназначен для магнитного насыщения, когда соответствующий сердечник Плотность потока любой из указанных катушек примерно равна половине значения насыщения или превышает его. В качестве материала сердечника якоря следует использовать чистое отожженное железо или низкоуглеродистую сталь из-за его высокой проницаемости, превосходной собственной индукции и низкого гистерезиса.

Внутренние катушки или катушки «инициатора потока» (181) этих электромагнитных якорей (или те, которые расположены ближе всего к ротору), могут использоваться как средство создания осевых магнитных силовых полей (144), которые перпендикулярны плоскости токоведущего сегменты ротора (14). Таким образом, при совместном питании от общего значения постоянного тока упомянутые внутренние катушки якоря (181) вместе с их соответствующими сердечниками могут служить источником равномерного, но переменного вторичного входного вращательного момента (или в качестве средства усиления крутящего момента) для изобретение в ходе его нормальной работы в качестве электрического генератора.

Катушки инициатора магнитного потока (181) названы так потому, что их полярность при намотке относительно фиксированного направления наружу первичного постоянного тока ротора определяет как направление вращения ротора, так и требуемое направление обмотки и полярность внешнего (и аналогичного) ротора. катушки якоря (180). На упомянутые внутренние катушки (181) подается питание от регулируемого источника питания постоянного тока (185) через выходной переменный резистор (184) и фильтрующий диод (189), который блокирует индуцированные положительные полупериоды переменного тока (если таковые имеются) от пересечения отрицательного. -заземленный источник постоянного тока (185). Однако такой источник питания (185) должен иметь достаточную мощность, чтобы передавать на землю любые соответствующие индуцированные однонаправленные отрицательные импульсы тока, и может иметь твердотельную или вращающуюся индукционную конструкцию.

Описанные осевые поля (144), создаваемые якорем, также могут индивидуально и по-разному накладываться на ротор для создания избирательно управляемой силы вращательного момента на его токоведущих сегментах (14) посредством переменного регулирования основного постоянного тока в отдельном якоре. внутренние катушки (181), так что к несущему винту может быть приложена локально несбалансированная сила углового ускорения и, следовательно, направленная сила горизонтальной тяги может косвенно сообщаться корпусу для маневрирования в боковом полете в движительных трехступенчатых роторных устройствах.

Внешние катушки (180) стационарных электромагнитных якорей или катушки, расположенные ближе всего к огибающей поля, могут использоваться в качестве средства создания осевых магнитных силовых полей (144), которые в этом случае по существу перпендикулярны описанным траекториям дуги тока возбуждения. . Эту ситуацию лучше всего иллюстрирует фиг. 12, на котором показано расположение на корпусе двух регулируемых индукторных решеток (145) (или круглых групп якорей (37)). Таким образом, при коллективном питании от общего значения постоянного тока (включая любую его незначительную однонаправленную или переменную составляющую) эти внешние катушки якоря (180) в сочетании с соответствующими ферромагнитными сердечниками служат для придания затухающего, но целостного и упорядоченного векторного момента вращения на внешний ток разряда. Общий эффект такой приложенной магнитной вращательной силы, которую можно использовать для изменения или модуляции электродинамических характеристик поля, дополнительно изображен на фиг. 13.

Снова обращаясь к фиг. 16, и, продолжая в том же духе, постулируется, что квазикогерентные аспекты огибающей поля могут фактически быть оптимизированы посредством надлежащего управления амплитудой, частотой и/или фазовыми соотношениями между любыми второстепенными компонентами напряжения переменного тока. ток огибающей поля и упомянутый второстепенный переменный ток (если таковой имеется), совместно подаваемые источником переменного тока (186) на внешние или «трансфлекционные» катушки (180) (каждой переменной массива индукторов). Это соображение применимо как к одно-, так и к трехступенчатому варианту генератора, хотя в последнем случае оно явно более важно и может также обеспечить инженерное снижение полевых радиационных выбросов.

Эти трансфлексные катушки (180) названы так потому, что их можно использовать для придания переменной поперечной отклоняющей силы всем радиально падающим электронам тока возбуждения. В области(ях) огибающей поля, показанной на фиг. 11 между поверхностью каждой нейтральной секции корпуса (4) и соответствующей внутренней границей (142) огибающей поля, эта магнитная сила может фактически быть достаточно большой, чтобы создавать непрерывный кольцевой поток тока «заряда смещения». В любом случае, как показано на фиг. 16, такие внешние катушки якоря (180) также питаются от регулируемого источника питания постоянного тока (185), который по типу аналогичен источнику питания внутренних катушек (181), через выходной переменный резистор (184) и фильтрующий диод (189). . Кроме того, переменный источник питания переменного тока (186) может придавать незначительное однонаправленное или переменное напряжение на постоянный ток, подаваемый на упомянутые трансфлективные катушки (180), либо параллельно, либо параллельно выходному резистору(ам) (184) их соответствующую подсхему(и) источника питания постоянного тока через отдельные выходные переменные резисторы (184) и блокирующие конденсаторы постоянного тока (188), подключенные к упомянутому источнику питания переменного тока.

Осевые магнитные поля (144), создаваемые якорями (37), также могут индивидуально и переменно накладываться на огибающую поля для создания избирательно управляемой вращательной силы на описанном токе полутора поля посредством переменного регулирования основного постоянного тока в отдельных внешних (или трансфлексные) катушки (180), так что к такому гемиторному току может быть приложена локально несбалансированная сила углового ускорения. Любой такой дисбаланс угловой силы вызовет соответствующее изменение локальной плотности тока возбуждения, и, следовательно, вторичная направленная сила переменной тяги по оси z может косвенно передаваться корпусу двигательных устройств, обеспечивая дополнительную меру навигационного управления ориентацией над неизометрическая тяга, создаваемая Генератором, которая в противном случае могла бы быть в значительной степени однолинейной.

Учитывая природу редуктора магнитного потока (182), как описано выше, можно видеть, что либо внутренняя, либо внешняя секции сердечника якоря могут работать вместе или по отдельности при любой плотности потока, превышающей половину уровня насыщения, без существенного влияния на рабочую плотность потока. соответствующих противоположных секций сердечника при условии, что оба соответствующих набора катушек якоря ((181) и (180) соответственно) питаются постоянным током одной и той же относительной полярности. Таким образом, базовый коллективный рабочий уровень индукции при полной мощности во внутренних секциях сердечника якоря трехступенчатого генератора импульсного привода ротора должен составлять примерно половину уровня насыщения, чтобы облегчить достижение временного локального дисбаланса крутящего момента ротора для двигательных целей. как описано выше. Такая базовая плотность потока внутренней секции сердечника для одноступенчатого ротора или устройств с тепловыми энергоблоками может быть любой желаемой в диапазоне от 0 до 100% насыщения.

Как показано на фиг. 16, тем не менее, были предусмотрены средства для изменения основной полярности постоянного тока либо внутренней (181), либо внешней (180) катушки любого заданного якоря (37) без изменения заданной полярности источника питания постоянного тока такой катушки (185), используя реле ДПДТ (190). Можно видеть, что эта простая особенность позволяет прикладывать магнитодвижущую силу противоположной полярности (или противо-МДС) к любой секции намотанного сердечника любого данного якоря относительно полярности сердечника противоположной намотанной секции этого якоря. Эта особенность, в сочетании с описанной природой редуктора(ов) магнитного потока, позволяет внешним секциям сердечника якоря как в одно-, так и в трехступенчатых устройствах работать практически при любой плотности потока в пределах их выходной мощности, которая может потребоваться. оптимизировать желаемые квазикогерентные свойства огибающей поля, несмотря на относительную полярность и/или плотность потока внутренних секций сердечника якоря. Как в одноступенчатых, так и в трехступенчатых устройствах эти же две функции также позволяют прикладывать к ротору генератора значительный уровень торможения или крутящего момента против вращения - любой или всеми секциями внутреннего сердечника якоря - при сохранении такого оптимальный уровень индукции во внешних секциях сердечника якоря: даже если две такие противоположные секции сердечника работают с противоположными полярностями.

Подробные расчеты для предпочтительного варианта осуществления

Важно отметить, что все основные характеристики, относящиеся к размеру и/или расположению компонентов первичной энергосистемы, расположенных в области нейтральной секции корпуса (или «нейтрального кольца»), даны в виде дробных приращений радиуса корпуса ( Rh) и/или радиальную ширину нейтрального кольца (Cv-Ca). Это означает, что эти компоненты можно легко масштабировать в точной пропорции к корпусу для любого выбранного его радиуса без существенных ошибок или модификаций. Однако верхний предел размера судна, использующего технологию, представленную генератором EDF, вероятно, существует при диаметре корпуса, не превышающем 100 футов, из-за чрезмерных проблем с напряжением поля постоянного тока (поскольку это напряжение рассчитывается с использованием метода, приведенного ниже).

Таблица размеров Радиус корпуса = Rh Постоянная объема корпуса (Cv) ##EQU1## Постоянная площади корпуса (Ca) Ca = 0,012919Cv Приводное кольцо Радиус (rf) rf = 2Cv Радиус кольца эмиттера (rneg) rneg = Cv + Ca Радиус нейтрального кольца ( rneut) rneut = Cv - Ca Радиус полевой втулки (rz) rz = 3Cv (Примечание: R.sub. .h = rf + rz) Полярная постоянная корпуса (hz) hz = 0,1421245rz Дифференциал полярного объема (Xh) ##EQU2 ## Радиальная константа корпуса (Rs) Rs = hZ + Xh Площадь положительной зоны (Az) Az = 2pi. R.s h.sub.z Площадь отрицательного сечения (A.sub.n) ##EQU3## ##EQU4## C = 2.pi.R.sub.h и c = 2.pi. (Rh - (Cv + Ca)), и

Переменная «.alpha.» равна углу смещения отрицательных секций кольца излучателя (относительно горизонтальной осевой плоскости корпуса), который предпочтительно составляет 7,5 градусов. до 8 градусов. каждый. ##EQU5##

Напряжения поля и ротора

Часть A: Интенсивность поля модели единицы измерения

[1] Предельная огибающая напряженности поля постоянного тока для всех моделей генераторов EDF, независимо от типа, должна быть равна пробойной диэлектрической прочности воздуха или вакуума при 3 миллионах (3×10 6) вольт/метр, измеренной по полная полукруглая дуга, проведенная от центральной точки на поверхности любой положительной зоны корпуса (5) до любой внешней точки проектной конфигурации корпуса судна, которая лежит на его горизонтальной осевой плоскости. Это расстояние будет называться «Периметром приводного поля» (141), как показано на фиг. 11, и он представляет собой самую длинную траекторию непрерывного тока возбуждения постоянного тока.

[2] Для целей настоящих Спецификаций «Граница поля привода» (142) должна представлять собой расстояние, измеренное по полной чистой полукруглой дуге от любой точки на внешнем периферийном крае любой положительной зоны корпуса (5) до ближайшей к ней точки. который лежит на внутреннем периферийном крае соответствующей отрицательной секции корпуса судна (3) (как показано на фиг. 11) и считается кратчайшей траекторией такого приводного тока постоянного тока.

Часть B: Тепловые энергоблоки

[1] Номинальное напряжение поля (номинальное напряжение V) должно быть численно равно 1,5 миллионам (1,5×106), умноженным на R h сосуда, измеренное в футах. Это значение также равно коэффициенту расширения первичного напряжения стандартной конструкции теплового блока, в 750 раз превышающему указанное в спецификации напряжение первичной матрицы постоянного тока, как функцию заряда, накопленного в двух полевых балластных конденсаторах первичной энергосистемы, и излучательной способности первичного катода блока.

[2] Специфицированное напряжение поля (spec.V.sub.f) должно быть равно предельной огибающей напряженности поля постоянного тока, умноженной на расстояние, составляющее периметр поля возбуждения, или (как в настоящее время рассчитывается в соответствии с вышеуказанной директивой) 0,9666 раз больше номинального поля. Напряжение. Это значение должно представлять собой стандартное рабочее значение напряжения огибающей поля для Блока.

[3] Пиковое (расчетное рабочее максимальное) напряжение возбуждения (max.V.sub.f) должно быть равно 110% его значения, указанного в спецификации, и никогда не должно превышаться в процессе эксплуатации.

[4] Номинальное напряжение ротора (nom.V.sub.r) будет численно равно одной трети произведения 1000 (1×10) умноженного на R h сосуда, как измерено. в дюймах, как показатель скорости вращения ротора основного генератора постоянного тока полной мощности в «одноступенчатом» устройстве.

[5] Спецификационное напряжение ротора (spec.V.sub.r) должно быть численно равно 0,25776% от 1,5 миллиона (1,5×106) раз R h сосуда, измеренного в футах, и также равно 0,9666 номинальному напряжению ротора. Это значение будет представлять собой стандартное рабочее значение напряжения ротора постоянного тока в зависимости от выходной мощности проектируемой первичной энергосистемы при номинальной расчетной скорости вращения ротора.

[6] Пиковое (расчетное рабочее максимальное) напряжение ротора (max.V.sub.r) должно быть равно 110% его значения, указанного в спецификации, и также никогда не должно превышаться.

[7] Специфицированное напряжение первичной решетки постоянного тока (спец.DELTA.V.sub.p) будет равно половине (1/2) номинального напряжения ротора и влияет на все расстояния между электродами первичной решетки.

Часть С; Импульсные приводы

В отличие от случая с тепловыми энергоблоками, невозможно за один шаг определить номинальное напряжение возбуждения для импульсных приводных агрегатов, которое является линейной функцией радиуса корпуса R h ; Напряжение поля постоянного тока, которое должно быть создано для достижения выбранной проектной цели для чистой выходной линейной тяги, равной пяти третям силы тяжести Земли, совместно пропорционально токовой нагрузке ротора, которая возрастает как функция квадрата увеличения R h и весу сосуда (который увеличивается в зависимости от куба увеличения R h).

Следовательно, первоначально необходимо рассчитать предельное напряжение поля для устройств импульсного привода, которое отражает прогнозируемое теоретическое рабочее значение напряжения постоянного поля, необходимое для создания ускорения судна, приблизительно равного 1,67 g за пределами проксимального гравитационного поля. Это предельное напряжение поля должно рассчитываться с использованием «удельного импульса» соответствующего сосуда (в нт-сек), и для целей предполагаемого здесь применения этот термин определяется как равный пятикратному весу сосуда (в ньютонах). ), деленная на токовую мощность ротора, умноженную на количество электронов на кулон.

[1] Соответственно, напряжение предельного поля должно быть равно удельному импульсу устройства (Fdt), умноженному на скорость света (c), делённому на единичный заряд электрона (q).

[2] Также будет рассчитано расчетное номинальное напряжение поля, в соответствии с которым будет присвоено номинальное значение конечной скорости электронов тока приводного поля, которое фактически является линейной функцией Rh, применимо к сосудам емкостью от 4 до 100. футов только в диаметре.

[3] Номинальное напряжение поля постоянного тока (nom.V.sub.f) должно быть тогда равно простому среднему значению предельного напряжения поля и упомянутого расчетного номинального напряжения поля.

[4] Спецификационное напряжение поля (spec.V.sub.f) должно равняться номинальному напряжению постоянного тока (nom.V.sub.f), делённому на заданную инженерно-конструкторскую постоянную, равную 0,982826.

[5] Пиковое (расчетное рабочее максимальное) напряжение возбуждения (max.V.sub.f) должно быть равно 110% его значения, указанного в спецификации, и никогда не должно превышаться в процессе эксплуатации.

[6] Номинальное напряжение ротора (nom.V.sub.r) будет численно равно одной четвертой произведения 1000 (1×10) раз на R h сосуда, измеренное в дюймов в качестве показателя базовой скорости вращения ротора генератора постоянного тока полной мощности в «трехступенчатом» устройстве.

[7] Спецификационное напряжение ротора (spec.V.sub.r) должно быть численно равно 0,19332% от 1,5 миллиона (1,5×106) раз R h сосуда, измеренного в футах, и также равно 0,9666 номинальному напряжению ротора. Это значение будет представлять собой стандартное рабочее значение напряжения ротора постоянного тока в зависимости от выходной мощности проектируемой первичной энергосистемы при номинальной расчетной скорости вращения ротора.

[8] Пиковое (расчетное рабочее максимальное) напряжение ротора (max.V.sub.r) должно быть равно 110% его значения, указанного в спецификации, и также никогда не должно превышаться.

[9] Специфицированное напряжение первичной решетки постоянного тока (спец.DELTA.V.sub.p) будет равно половине (1/2) номинального напряжения ротора и влияет на все расстояния между электродами первичной решетки.

[10] Расчетный коэффициент расширения первичного напряжения для каждого модуля импульсного привода должен быть равен отношению номинального напряжения возбуждения к нормативному напряжению первичной матрицы постоянного тока и снова является функцией заряда балластного конденсатора и излучательной способности первичного катода, как в случае с тепловыми энергоблоками.

Пример конкретных значений напряжения агрегата

Модель диаметром четыре фута

Раздел А: Тепловые энергоблоки

Генератор EDF длиной 4 фута, сконструированный для использования в качестве теплового энергоблока, будет иметь определенные напряжения ротора и возбуждения в соответствии с предыдущими инструкциями, а именно:

[1] Номинальное напряжение ротора (nom.V.sub.r) будет равно 8000.

[2] Спецификационное напряжение ротора (spec.V.sub.r) будет равно 7732,8.

[3] Спец. Напряжение первичного массива постоянного тока (спец.DELTA.V.sub.p) будет равно 3866,4.

[4] Номинальное напряжение возбуждения (nom.V.sub.f) будет равно 3 000 000.

[5] Спецификация напряжения поля (spec.V.sub.f) будет равна 2 899 800.

Соответствующий коэффициент расширения первичного напряжения (для этого и любого одноступенчатого теплового энергоблока) будет составлять 750:1 и в данном случае равен 2 899 800/3 866,4.

Раздел B: Импульсные приводы

Трехступенчатый роторный генератор EDF диаметром 4 фута, сконструированный для использования в качестве импульсного привода, будет иметь определенные напряжения ротора и поля в соответствии с предыдущими инструкциями, а именно:

[1] Номинальное напряжение ротора (nom.V.sub.r) будет равно 6000.

[2] Спецификационное напряжение ротора (spec.V.sub.r) будет равно 5799,6.

[3] Спец. Напряжение первичной матрицы постоянного тока (спец.DELTA.V.sub.p) будет равно 2899,8.

[4] Предельное напряжение поля: Предельное напряжение поля приводного блока длиной 4 фута, которое представляет собой прогнозируемое минимальное стандартное рабочее значение напряжения огибающей поля, основано на удельном импульсе судна (Fdt) - с учетом его расчетной конструкции. токовая нагрузка ротора Imax = 38 160 А и расчетный вес 79,2 фунта/фут3, который рассчитывается следующим образом: ##EQU6##

где Vt = 2,5068 фута, как рассчитано по формулам, приведенным в Таблице размеров выше, с использованием угла смещения кольца излучателя (α) 7,5 градусов. Следовательно, ##EQU7##

Следовательно, предельное напряжение поля равно: ##EQU8##.

[5] Расчетное номинальное напряжение возбуждения: расчетное номинальное напряжение возбуждения блока импульсного привода длиной 4 фута, которое представляет собой альтернативную, но чрезвычайно точную проекцию минимального стандартного рабочего значения напряжения огибающей поля, основано на номинальном значении конечной скорости электронов. тока возбуждения (DELTAVe), который является заданной линейной функцией Rh сосуда и рассчитывается следующим образом:

где Rh — футы для сосудов диаметром от 4 до 100 футов.

Следовательно, ∆Ve = [0,999+0(1,03125×10-5)]c = 0,999 с.

Целью данного подраздела текста является проверка того, что требуемый уровень тяги тока возбуждения может быть создан электродинамическим генератором поля при рабочем напряжении поля постоянного тока, примерно равном указанному выше, в пределах токовой нагрузки ротора и при назначенное значение скорости электронов тока поля (для этой модели) равное 0,999c. Таким образом, есть надежда, что можно избежать излишне высокого рабочего напряжения возбужденного поля благодаря конструкции (из-за конечного уровня неизбежной неопределенности в задействованных релятивистских значениях), не жертвуя при этом производительностью устройства.

(a) Величина тяги (силы), необходимой для создания ускорения в 1 g, точно компенсирующего вес импульсного привода или его нормальное ускорение, вызванное гравитацией Земли, может быть рассчитана с помощью Второго закона Ньютона следующим образом:

F = мг, где m = расчетная расчетная масса* 90,245 кг, а g = 9,8 м/сек2.

Таким образом, F = 884,4 нт.

(б) Поскольку импульс равен изменению импульса, тяга электрона, развиваемая Полем Движения, равна общей релятивистской массе тока Поля, умноженной на скорость падающего тока (поскольку конечная скорость электрона равна нулю). Величина импульсной тяги, которая в этом примере эквивалентна 1 g, составляет 884,4 нт.

Поэтому пусть .SIGMA.M.t.DELTA.V.e = 884,4 нт.

(c) Расчетная целевая мощность чистой линейной тяги любого данного импульсного привода составляет 16,333 м/сек2 при минимальном стандартном рабочем значении напряжения возбуждения и номинальной токовой нагрузки ротора (Iмакс). Следовательно, учитывая Учитывая значения смещения тока возбуждения (как было указано в предыдущем разделе), общая изометрическая тяга при предельном напряжении поля должна равняться 5 g. Максимальный ток, доступный для создания импульса поля, эквивалентного 1 г, тогда равен:

(г) Поскольку .SIGMA. равно общему числу электронов, составляющих ток возбуждения Ig, мы находим:

(e) Следовательно, из пункта (b) выше:

(f) Полагая DELTAVe = 0,999c, где c = 299,7925×106 м/сек, мы вычисляем Mt = 619,08×10-31 кг, или около 67,96 мo, где mo = масса покоя электрона, равная 9,11×10-31 кг.

(g) Если m i равно релятивистскому массовому эквиваленту полученной кинетической энергии каждого электрона поля возбуждения, то M t = m o +m i.

Следовательно, m i = M t -m o = 619,08×10-31 -9,11×10-31 = 609,97×10. -31 кг.

(h) Приобретенная кинетическая энергия каждого электрона поля возбуждения (E q ) равна m i c 2 . Используя точное значение 8,98755×1016 для c2,

получаем Eq = (6,0997×10-29) (8,98755×10-16) = 54,8214×10-13 джоулей.

(i) Здесь Eq также равен W = q(est.V.nf), где q = электронная chg. @1,6×10-19 кул, и расчетное Vnf = расчетное номинальное напряжение возбуждения.

Следовательно, E q /q = est V nf и est V nf = 34,2633×10 6 вольт (джоуль-куль).

Таким образом, мы обнаруживаем, что расчетное номинальное напряжение поля, необходимое для развития необходимой тяги, на самом деле находится в пределах целевых параметров тяги, обсуждавшихся выше, и составляет 98,63% от прогнозируемого предельного значения (рассчитанного в предыдущем подразделе B[4]).

[6] Таким образом, номинальное напряжение поля постоянного тока (nom.V.sub.f) должно быть равно простому среднему значению предельного напряжения поля, прогнозируемого ранее, и расчетного номинального напряжения поля, вычисленного), при 34,5018×10.sup. 0,6 вольт.

[7] В этом случае номинальное напряжение поля постоянного тока (spec.V.sub.f) должно быть равно номинальному напряжению постоянного тока, деленному на указанную расчетную константу 0,982826, при 35,1047×10 6 вольт. Это значение должно представлять собой стандартное рабочее значение напряжения огибающей поля для Блока.

[8] Таким образом, расчетный коэффициент расширения первичного напряжения для этой модели импульсного привода равен (35,1047×106)/2899,8=12106:1, как упоминалось ранее.

Из приведенного выше описания можно заметить, что настоящее изобретение обеспечивает замечательный уровень электрической и тепловой мощности в варианте реализации с индукционным коронным разрядом при более низком напряжении, который предназначен для использования на коммунальных предприятиях или в физических установках. Тем не менее, это изобретение также обеспечивает возможность значительного уровня полезной импульсной тяги в варианте осуществления с индукционным дуговым разрядом более высокого напряжения, предназначенном для использования в аэрокосмическом корабле с электрической тягой. Можно также видеть, что генератор электродинамического поля и создаваемое им электродвижущее силовое поле будут, кроме того, выполнять заявленную цель главной программы НАСА по физике прорывных движений: открыть метод, с помощью которого «транспортное средство может создавать и контролировать асимметричную силу на себя». без выброса реакционной массы» и который при этом удовлетворяет законам сохранения. Такое судно, возможно, можно было бы заставить достичь скорости, соизмеримой со скоростью столкновения электронов в поле коллектора, и это дает надежду, что настоящие межзвездные путешествия также могут стать возможными. Хотя есть веские основания для некоторой обеспокоенности по поводу производства генератором EDF высокочастотного радиационного излучения, совпадающего с производством тепла и импульсной тяги с использованием описанных новых средств, предполагается, что электромагнитные характеристики огибающей поля устройства могут быть соответствующим образом измерены. настроен способом(ами), описанным выше, так, что оболочка поля становится в значительной степени непрозрачной для таких излучений очень высокой энергии - путем содействия непрерывному и адсорбционному взаимодействию эффекта Комптона с падающими электронами тока возбуждения поля. При использовании совместно с наземной электростанцией или физической установкой недвижительная модель генератора с тепловой и/или электрической мощностью может также быть заключена в подходящую «клетку Фарадея» или защитную конструкцию для дальнейшей минимизации радиационных выбросов, которые нежелательно. Тем не менее, упомянутые принципы настройки огибающей поля (связанные с управлением амплитудой, частотой и/или фазовыми соотношениями между компонентами напряжения переменного поля) могут, кроме того, позволить разработать генератор электродинамического поля в качестве нового средства передачи сигналов. В поисках новой и более полной теории квантовой гравитации можно проводить эксперименты, включающие гравиметрическое соединение двух или более отдельных таких устройств:

Соответственно, следует понимать, что описанные здесь варианты осуществления изобретения являются просто иллюстрацией применения принципов изобретения. Ссылка здесь на детали проиллюстрированных вариантов осуществления не предназначена для ограничения объема формулы изобретения, которая сама по себе излагает те признаки, которые считаются существенными для изобретения.

Главная

Категории

О проекте

KONVENAT 5.0

Марк ТОМИОН Электродинамический генератор поля

Поиск по сайту

Навигатор

Ссылки

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ

ПОСЛЕДНИЕ МАТЕРИАЛЫ

БЫСТРЫЙ ДОСТУП