БОГДАНОВА УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТА
BOGDANOV DEVICE FOR TRANSPORT

Изобретение относится к области устройств для транспорта. Может использоваться в авиации, в железнодорожном транспорте и в космонавтике.
Известно устройство для транспорта [Статья «Железнодорожный транспорт», Интернет, Википедия], содержащее железную дорогу.
Понятие железная дорога обозначает оборудованную рельсами полосу земли либо поверхности искусственного сооружения (тоннель, мост, эстакада), которая используется для движения рельсовых транспортных средств. Железная дорога может состоять из одного пути или нескольких. Железные дороги бывают с электрической, дизельной, турбинной, паровой или комбинированной тягой. Обычно железные дороги оборудуются системой сигнализации, а железные дороги на электрической тяге - также контактной сетью.
Устройство для транспорта [Статья «Железнодорожный транспорт», Интернет, Википедия], содержащее железную дорогу, входит в железнодорожный транспорт - вид наземного транспорта, перевозка грузов и пассажиров на котором осуществляется колесными транспортными средствами по рельсовым путям. Подвижной состав железнодорожного транспорта обычно имеет меньшее сопротивление трению по сравнению с автомобилями, а пассажирские и грузовые вагоны могут быть сцеплены в более длинные поезда. Движущей силой в поездах являются локомотивы, использующие электричество или производящие собственную мощность, обычно дизельными двигателями.
Недостатком этого устройства является значительная стоимость изготовления насыпи и полотна железной дороги.
Следующим недостатком этого устройства является малый объем пассажиропотоков и грузопотоков, связанный с тем, что над одной парой рельсов не может одновременно перемещаться более одного транспортного средства.
Следующим недостатком этого устройства является малая скорость поездов, обусловленная изношенностью путей, загруженностью путей и наличием криволинейных участков путей. Так, например, в условиях России самый быстрый поезд страны Сапсан обычно разгоняется не быстрее 250 км/ч.
Известно устройство для транспорта [Статья «Самолет», Интернет, Википедия], содержащее самолет - воздушное судно, предназначенное для полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного относительно других частей аппарата крыла, создающего подъемную силу. Самолет использует аэродинамический способ создания подъемной силы.
Недостатком этого устройства для транспорта является значительный вес топлива, которое самолет должен брать с собой для полета.
Следующим недостатком этого устройства для транспорта является низкий кпд авиационного двигателя, который использует самолет.
∞
э
э
∞
Так, например, дозвуковые турбореактивные двухконтурные двигатели при высокой степени повышения давления в цикле (до 30 только в компрессорах и до 50 с учетом динамического сжатия в полете при Маха числе полета М=0,8-0,85) имеют η=0,42-0,43. Значение η у современных турбореактивных двигателей с форсажной камерой и турбореактивных двухконтурных двигателей с форсажной камерой при высоких скоростях полета (М=2-3) равно 0,4-0,5. [Теория воздушно-реактивных двигателей, под ред. С.М. Шляхтенко, М., 1975]; [Теория двухконтурных турбореактивных двигателей, под ред. С.А. Шляхтенко, В.А. Сосунова, М., 1979].
Известно устройство для транспорта [Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент №2046210. Заявка №5064411. Приоритет изобретения 5 октября 1992 г.], содержащее электроракетный двигатель Богданова - двигатель для авиации и для космических летательных аппаратов, разгоняющий летательные аппараты в атмосфере путем ионизации воздуха и ускорения ионизованного воздуха, содержащий систему питания, катушку магнитного поля, источники ионизирующего излучения и систему электродов, позволяющую ускорять предварительно ионизованный газ атмосферы создаваемыми электрическими токами и электрическими полями в создаваемых магнитных полях.
При этом электроракетный двигатель Богданова [Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент №2046210. Заявка №5064411. Приоритет изобретения 5 октября 1992 г.] работает как мощный плазменный двигатель самолета или корабля многоразового использования (шаттла). При этом для космического корабля он работает как мощный плазменный ракетоноситель.
Электроракетный двигатель Богданова позволяет выводить на орбиту многотонные летательные аппараты за счет накопленной в катушке магнитного поля энергии. Электроракетный двигатель Богданова в состоянии заменить и превзойти существующие на сегодняшний день ракетоносители, ускоряемые химическим ракетным двигателем.
Недостатком этого устройства для транспорта с электроракетным двигателем Богданова является сложность конструкции.
Следующим недостатком этого устройства для транспорта с электроракетным двигателем Богданова являются значительные потери энергии при охлаждении катушки магнитного поля до температуры жидкого гелия во время запитки ее энергией.
Следующим недостатком этого устройства для транспорта с электроракетным двигателем Богданова является значительный вес катушки магнитного поля.
Следующим недостатком этого устройства для транспорта с электроракетным двигателем Богданова является значительная стоимость катушки магнитного поля.
Следующим недостатком этого устройства для транспорта с электроракетным двигателем Богданова является отсутствие подачи энергии от внешней контактной сети для разгона и для дальнейшего полета летательного аппарата с этим двигателем.
Известно устройство для транспорта [Статья «Электрический самолет», Интернет, Википедия], содержащее электрический самолет - самолет с электрическим двигателем, подача тока на который осуществляется от топливных элементов, фотоэлементов, суперконденсаторов, батарей или беспроводным путем. При этом самолет работает на электрическом двигателе, а источником тока является, соответственно, либо топливный элемент, либо фотоэлементы, либо суперконденсаторы, либо батарея, либо преобразователи, преобразующие энергию, передающуюся беспроводным путем.
Недостатком такого устройства является значительный вес источника тока.
Следующим недостатком устройства является то, что не предусмотрена возможность передачи на электрический двигатель электрической энергии непосредственно от наземной контактной сети.
Задачей, стоящей перед изобретением, является обеспечение возможности передачи на электрический двигатель электрической энергии непосредственно от наземной контактной сети.
Дополнительной задачей, стоящей перед изобретением, является обеспечение возможности уменьшения веса самолета на вес источника тока.
Указанная задача решается тем, что устройство для транспорта, содержащее самолет с электрическим двигателем, дополнительно содержит контактную сеть и систему токосъема, при этом система токосъема содержит токоприемник и электрический кабель, электрически соединяющий самолет и токоприемник, причем предусмотрена возможность токоприемником снимать ток с контактной сети и передавать на электрический двигатель.
Система токосъема содержит кабель, выполненный в виде витого гибкого кабеля, причем кабель скручен вокруг оси с возможностью сжиматься и растягиваться.
Система токосъема содержит кабель, а кабель содержит два провода, и при этом провод покрыт диэлектриком.
Система токосъема содержит провод, выполненный в виде витого гибкого провода.
Контактная сеть содержит трубу, выполненную из диэлектрика.
Внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены контактные провода или рельсы.
В верхней части трубы выполнена прорезь.
В нижней части трубы выполнено отверстие.
Труба имеет прямоугольное сечение.
Контактная сеть имеет пару верхних контактных проводов и пару нижних контактных рельсов.
Контактная сеть имеет пару верхних контактных рельсов и пару нижних контактных рельсов.
Контактный провод выполнен на надувной емкости.
Контактный рельс выполнен на надувной емкости.
Контактная сеть содержит трубу, причем внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены два контактных провода или рельса, при этом в верхней части трубы выполнена прорезь, и через прорез внутрь трубы вставлена нижняя часть системы токосъема, причем нижняя часть системы токосъема содержит четыре токоприемника, соединенных через систему с пружинами друг с другом и с электрическим кабелем, причем труба состоит из сегментов, выполненных в виде надувных емкостей, при этом оболочка емкости выполнена из диэлектрика.
Труба состоит из сегментов, выполненных в виде надувных емкостей.
Труба содержит, по крайней мере, один сегмент, выполненный в виде надувной емкости.
Труба содержит, по крайней мере, два сегмента, выполненных в виде надувной емкости, причем оболочка надувной емкости выполнена из диэлектрика, и емкости соединены пластиной с прорезью из твердого диэлектрика.
Система токосъема содержит две пары токоприемников, выполненных одна над другой и соединенных системой с пружинами, а контактная сеть содержит верхний контактный провод или рельс и нижний контактный провод или рельс, причем верхняя пара токоприемников выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к верхнему контактному проводу или рельсу, а нижняя пара выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к нижнему контактному проводу или рельсу, при этом к системе с пружиной присоединен кабель, причем один провод кабеля электрически соединен с верхней парой токоприемников, а другой провод кабеля электрически соединен с нижней парой токоприемников, и провода электрически изолированы друг от друга.
Система с пружинами содержит горизонтальную диэлектрическую пластину, при этом к центру пластины сверху присоединена пара гибких проводящих пластин и снизу к центру пластины присоединена пара гибких проводящих пластин, причем проводящая пластина соединена с диэлектрической пластиной парой пружин, при этом с проводящей пластиной соединен токоприемник и предусмотрена возможность парой пружин прижимать токоприемник к контактной сети, причем верхняя пара проводящих пластин электрически соединена с одним проводом кабеля, а нижняя пара проводящих пластин электрически соединена с другим проводом кабеля, при этом проводящая пластина электрически соединена с токоприемником, причем нижняя пара проводящих пластин электрически изолирована от верхней пары проводящих пластин.
Над системой с пружинами выполнен вертикальный штырь и вдоль штыря проходит участок нижней части кабеля, причем участок соединен со штырем.
Электрический кабель соединен с концом крыла самолета.
Контактная сеть содержит трубу, выполненную из диэлектрика, причем внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены два контактных провода или рельса, при этом в верхней части трубы выполнена прорезь, и через прорез внутрь трубы вставлена нижняя часть системы токосъема, причем нижняя часть системы токосъема содержит четыре токоприемника, соединенных через систему с пружинами друг с другом и с электрическим кабелем.
Система токосъема содержит две пары токоприемников, выполненных одна над другой и соединенных системой с пружинами, при этом контактная сеть содержит две пары контактных проводов или рельсов, при это одна пара выполнена над другой, причем верхняя пара токоприемников выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к верхней паре контактных проводов или рельсов, а нижняя пара выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к нижней паре контактных проводов или рельсов.
Устройство для транспорта содержит систему контроля расстояния от самолета до земли.
Устройство для транспорта содержит систему контроля расстояния от самолета до контактной сети.
Устройство для транспорта содержит систему контроля натяжения кабеля.
Устройство для транспорта содержит систему контроля угла наклона кабеля.
Устройство для транспорта содержит двигатель и систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, причем двигатель содержит бак с водой и систему разложения воды на кислород и водород, при этом предусмотрена возможность сжигать водород в двигателе для получения реактивной тяги.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, причем двигатель содержит бак с водой и систему разложения воды на кислород и водород, при этом предусмотрена возможность сжигать водород в двигателе для получения реактивной тяги, причем двигатель содержит систему водяного охлаждения, выполненную с возможностью нагревать воду до температуры 500-550°С и подавать в систему разложения воды на кислород и водород, а система электропитания выполнена с возможностью подавать на систему разложения воды на кислород и водород постоянное электрическое поле высокого напряжения 6000 В.
Устройство для транспорта содержит компьютер, выполненный с возможностью управления работой элементов устройства и согласования работы элементов устройства.
Компьютер соединен с системой дистанционного управления элементом и предусмотрена возможность дистанционного управления элементом.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, причем двигатель содержит бак с водой и систему разложения воды на кислород и водород, при этом предусмотрена возможность сжигать водород в двигателе для получения реактивной тяги.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания и маховик, электрически соединенный с системой.
Устройство для транспорта содержит маховик и вакуумный корпус, причем маховик выполнен внутри вакуумного корпуса и соединен с вакуумным корпусом магнитной муфтой, причем муфта выполнена с возможностью разгонять маховик электромагнитными силами и переводить энергию вращения маховика в электрическую энергию, причем предусмотрена возможность выводить электрическую энергию за пределы вакуумной камеры.
Устройство для транспорта содержит маховик и карданов подвес, причем маховик выполнен на кардановом подвесе.
Устройство для транспорта содержит магнитные подшипники, маховик и карданов подвес, причем маховик выполнен на кардановом подвесе и соединен с подвесом магнитными подшипниками.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, при этом двигатель содержит сопло и предусмотрена возможность нагрева пламени в сопле двигателя электрическим током с помощью системы электропитания.
Устройство для транспорта содержит маховик и вакуумный корпус, причем маховик выполнен внутри вакуумного корпуса и соединен с вакуумным корпусом магнитной муфтой, причем муфта выполнена с возможностью разгонять маховик электромагнитными силами и переводить энергию вращения маховика в электрическую энергию, причем предусмотрена возможность выводить электрическую энергию за пределы вакуумной камеры.
Устройство для транспорта содержит маховик, выполненный внутри с вакуумной камеры, причем маховик соединен с камерой магнитными подшипниками и магнитной муфтой, выполненной с возможностью ввода в маховик энергии, преобразования электрической энергии в энергию вращения маховика и обратно энергии вращения в электрическую энергию и с возможностью вывода энергии.
Устройство для транспорта содержит маховик, выполненный внутри вакуумной камеры, причем маховик соединен с камерой магнитными подшипниками и магнитной муфтой, выполненной с возможностью ввода в маховик энергии, преобразования электрической энергии в энергию вращения маховика и обратно энергии вращения в электрическую энергию и с возможностью вывода энергии.
Устройство для транспорта содержит маховик, выполненный внутри вакуумной камеры, причем маховик соединен с камерой магнитной муфтой, выполненной с возможностью ввода в маховик энергии и с возможностью вывода из него в вакууме энергии вращения в область вне вакуумной камеры
Устройство для транспорта содержит накопитель энергии.
Накопитель энергии выполнен в виде маховика.
Устройство для транспорта содержит магнитный подвес, маховик и карданов подвес, причем магнитный подвес выполнен на кардановом подвесе, а маховик подвешен на магнитном подвесе.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, один дополнительный самолет, соединенный с первым самолетом электрическим кабелем.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, один дополнительный самолет, соединенный с первым самолетом электрическим кабелем, при этом каждый самолет содержит компьютер, и компьютеры соединены в единую локальную сеть ЭВМ, причем предусмотрена возможность управления полетом самолетов из одного центра и возможность управления полетом самолетов единым автопилотом через локальную сеть ЭВМ.
Устройство для транспорта содержит экраноплан, причем экраноплан содержит электрический двигатель и соединен с контактной сетью системой токосъема, при этом система содержит два электрических кабеля, причем один электрический кабель электрически соединяет экраноплан с контактной сетью, а второй электрический кабель электрически соединяет экраноплан с самолетом, и при этом электрические кабели электрически соединены друг с другом, причем предусмотрена возможность полета экраноплана сбоку от контактной сети и предусмотрена возможность полета самолета сверху от экраноплана и сбоку от экраноплана.
Устройство для транспорта содержит экраноплан, причем экраноплан содержит компьютер и самолет содержит компьютер, при этом компьютеры соединены в единую локальную сеть ЭВМ, причем предусмотрена возможность управления полетом самолета и экраноплана из одного центра через локальную сеть ЭВМ, и предусмотрена возможность управления полетом самолета и экраноплана единым автопилотом через локальную сеть ЭВМ.
Система токосъема содержит ролик с гребнем.
Система токосъема содержит ролик с гребнем, причем ролик является частью токоприемника.
Система токосъема содержит ролик с гребнем, причем ролик является частью токоприемника и выполнен из проводящего вещества.
Система токосъема содержит ролик с гребнем и систему шарикоподшипников, содержащую, по крайней мере, два шарикоподшипника, при этом шарикоподшипник содержит внутреннее и внешнее кольцо с шариками или роликами между кольцами, при этом шарикоподшипники выполнены один внутри другого так, что внутреннее кольцо одного шарикоподшипника является внешним кольцом другого шарикоподшипника, причем ролик выполнен с возможностью вращаться вокруг оси шарикоподшипников.
Система токосъема содержит четыре ролика с гребнем.
Контактная сеть содержит две пары контактных рельсов, выполненных одна над другой.
Вдоль контактной сети выполнена ровная полоса земли с ровной плоской поверхностью, причем поверхность полосы выполнена с обеспечением возможности летать над полосой экраноплану или самолету с использованием экранного эффекта.
Самолет выполнен с возможностью летать, как экраноплан, и при этом предусмотрена возможность использовать экранный эффект.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, два аэродрома, причем аэродром выполнен на конце контактной сети.
Устройство для транспорта содержит две трубы, и при этом в трубе выполнены две пары рельсов, причем два рельса в каждой трубе входят в состав контактной сети и являются контактными рельсами, при этом устройство содержит пару стрелок, выполненных в месте соединения рельсов разных труб, причем предусмотрена возможность соединения и разъединения стрелкой разных рельсов с возможностью перемещения токоприемников либо вдоль одних пар рельсов, либо вдоль других пар рельсов.
Электрический двигатель содержит пару коаксиальных соосных электродов и химический ракетный двигатель, содержащий, по крайней мере, один движитель, выполненный спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета, при этом между электродами выполнен зазор, и электроды электрически изолированы друг от друга, причем электроды электрически соединены с кабелем, и спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета выполнено сопло движителя с возможностью направлять пламя работающего движителя в зазор.
Электрический двигатель содержит пару коаксиальных соосных электродов и турбореактивный двигатель, содержащий, по крайней мере, один движитель, выполненный спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета, при этом между электродами выполнен зазор, и электроды электрически изолированы друг от друга, причем электроды электрически соединены с кабелем, и спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета выполнено сопло движителя с возможностью направлять пламя работающего движителя в зазор.
Внешний электрод расширяется в направлении от носовой части самолета к хвостовой части, и зазор между коаксиальными электродами расширяется в направлении от носовой части самолета к хвостовой части.
Устройство для транспорта содержит пару электрических двигателей, выполненных симметрично относительно плоскости симметрии самолета.
Электроды электрически соединены с накопителем энергии.
Предусмотрена возможность при движении устройства поступления спереди в зазор со стороны носовой части самолета газа атмосферы.
Поверхность самолета содержит сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, при этом предусмотрена возможность ионизировать воздух перед электродами, причем под электродами выполнены провода и предусмотрена возможность проводами и электродами создавать в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля.
Поверхность электрического кабеля содержит сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, при этом предусмотрена возможность ионизировать воздух перед электродами, причем предусмотрена возможность проводами кабеля и электродами создавать в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля.
Устройство для транспорта содержит коронирующие электроды.
Устройство для транспорта содержит источники ионизирующего излучения.
Контактная сеть содержит две параллельные контактные полосы из проводящего материала, выполненные внутри трубы, причем полосы электрически изолированы друг от друга, и предусмотрена возможность создавать между контактными полосами разность потенциалов, при этом система токосъема в нижней части содержит сверхпроводящий магнит, помещенный в криостат, причем со стороны первой контактной полосы система токосъема содержит коронирующие электроды катоды, а со стороны второй контактной полосы система токосъема содержит анод, и при этом другая контактная полоса содержит коронирующие электроды катоды, причем коронирующие электроды катоды системы токосъема электрически соединены с одним проводом кабеля системы токосъема, а анод системы токосъема электрически соединен с другим проводом кабеля системы токосъема.
Контактная сеть содержит две параллельные контактные полосы из проводящего материала, выполненные внутри трубы, причем между полосами выполнена полоса из диэлектрика, и при этом полосы выполнены снизу от системы токосъема.
Система охлаждения системы токосъема содержит контур системы охлаждения с жидким металлом.
Система охлаждения системы токосъема содержит контур системы охлаждения с водой.
Электрический двигатель самолета содержит винт авиационного двигателя.
Устройство для транспорта содержит пиропатрон, выполненный в месте соединения самолета и системы токосъема с возможностью отсоединять систему токосъема от самолета.
Токоприемник содержит дугу токоприемника и пару гребней токоприемника, соединенных с дугой токоприемника, а контактная сеть содержит пару контактных проводов или рельсов, и при этом предусмотрена возможность прижимать к поверхности контактных проводов или рельсов пары контактных проводов или рельсов дугу токоприемника так, чтобы между проводами или рельсами пары контактных проводов или рельсов оказались гребни токоприемника, выполненные в виде двух выступов с возможностью ограничивать перемещение дуги токоприемника относительно пары контактных проводов или рельсов.
Такое техническое решение позволяет устройству для транспорта Богданова, далее просто устройству, или просто устройству для транспорта, передавать на электрический двигатель самолета электрический ток от контактной сети через систему токосъема.
Это позволит устройству взлетать, осуществлять полет и посадку, используя электрический двигатель самолета за счет тока, текущего от контактной сети.
Это даст возможность увеличить кпд полетов на самолетах почти в два раза за счет замены обычных авиационных двигателей на электрические двигатели, у которых кпд при мощности выше 100 кВт лежит в диапазоне от 0,9 до 0,97 [http://cable.ru/poleznoe/id-1085.php]. И сделает полеты на самолетах более энергоэффективными.
При этом использование самолета позволит устройству для транспорта обгонять над российскими железными дорогами любые, даже самые быстрые поезда, включая «Сапсан», поскольку при полете не сказывается изношенность железнодорожных путей и появляются широкие возможности лететь самолету по прямой в местах искривления железнодорожных путей.
При этом для достижения малой шумности полета электрический двигатель самолета может вращать винт авиационного двигателя для создания тяги. А для достижения большой скорости полета электрический двигатель может нагревать пламя входящего в его состав турбореактивного или химического ракетного двигателя и работать при этом как тепловой электрический ракетный двигатель.
Дополнительно для некоторых облегченных вариантов такое техническое исполнение позволит уменьшить вес самолета устройства на вес источника тока. Например, на вес аккумуляторов или на вес батарей конденсаторов.
При этом для варианта с аварийный запасом энергии устройство для транспорта может содержать накопитель энергии, например маховик. Причем накопитель энергии содержит запас энергии, необходимый для полета до ближайшего аэропорта или ближайшей посадочной площадки в случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема.
В случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема накопитель энергии электрически соединяется с электрическим двигателем самолета и подает на него электрическую энергию. После этого самолет на запасенной энергии летит до ближайшего аэропорта или до ближайшей посадочной площадки и совершает там вынужденную посадку.
В случае накопителя энергии, выполненного в виде маховика, применение вакуумной камеры, магнитного подвеса, магнитных подшипников и магнитных муфт позволяют передавать энергию вращения маховика, переведенную в электричество, из области с воздухом в область с вакуумом и обратно.
Это можно сделать за счет того, что в вакууме маховик разгоняют магнитной муфтой, потом снимают с него энергию. При этом переводят магнитной муфтой энергию вращения в электрическую энергию, и выводят электрическую энергию по проводам.
При этом удельное содержание энергии в стальном маховике при вращении его в вакууме на магнитом подвесе сможет превышать удельное содержание энергии в химическом топливе в 100 раз уже для маховика диаметром 1,6 метра. Расчеты приводятся ниже.
При изготовлении маховика из кевлара удельное содержание энергии в таком маховике сможет превысить удельное содержание энергии в химическом топливе в 10000 раз.
Это позволяет использовать устройство для транспорта и для вывода на орбиту космических кораблей путем ускорения газа атмосферы известными способами за счет использования электричества путем преобразования энергии накопителя энергии в электрическую энергию. Например, путем использования элементов Электроракетного двигателя Богданова [Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент №2046210. Заявка №5064411]. При этом возможно затем в космосе использовать энергию маховика и рабочее тело, содержащееся в маховике, для создания тяги в запатентованных автором Инерционном двигателе Богданова [Богданов И.Г. Инерционный двигатель Богданова. Патент №2449170. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 апреля 2012 г. Заявка №2010134520. Входящий номер 048987. Приоритет изобретения 19 августа 2010 г.], или в Инерционном движителе Богданова [Богданов И.Г. Инерционный движитель Богданова. Патент №2520776. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Российской Федерации 28 апреля 2014 г. Заявка №2013107246/06 (010809). Дата подачи 20.02.2013].
Это позволит увеличить скорость истечения рабочего тела при создании тяги во много раз. Расчеты приводятся ниже.
При этом контактная сеть и система токосъема используется электрическим самолетом до скоростей, пока система токосъема может работать в условиях атмосферы, а затем система токосъема отделяется, например, с помощью пиропатрона, и самолет летит с помощью электрического двигателя за счет энергии вращения маховика, которую в вакууме магнитная муфта преобразует в электрическую энергию и которую затем направляют на электрический двигатель для создания тяги.
При этом тягу в атмосфере создают за счет того, что в электрическом двигателе в зазор между парой коаксиальных соосных электродов химический ракетный двигатель, или турбореактивный двигатель своими движителями спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета направляет пламя. Между электродами пускают ток, который нагревает пламя и увеличивает тягу. Тем самым в плотных слоях атмосферы, например до высоты 32 км, электрический двигатель работает как тепловой ракетный двигатель. В разреженных слоях атмосферы, например свыше высоты 32 км, дополнительно используют следующий электродинамический механизм ускорения плазмы. Пламя представляет собой плазму. В зазор за счет движения самолета спереди поступает газ атмосферы, например воздух. И плазма пламени за счет электронных ударов дополнительно его ионизирует. На электроды подают разность потенциалов, и между электродами течет ток, который ускоряет плазму возникающей силой Ампера.
При этом устройство для транспорта может использовать самолет с электрическим двигателем как элемент космического корабля многоразового использования - челнока (шаттла). Например, для полетов между континентами. Причем положительным эффектом по сравнению с обычными самолетами будет большая скорость, сравнимая со скоростью баллистической ракеты. И, соответственно, малое время полета. Например, Москва - Вашингтон за 30 минут, исключая время взлета и посадки.
При этом возможно уменьшить сопротивление воздуха во время полета в атмосфере и избежать возникновения звуковой волны при переходе через звуковой барьер за счет ионизации газа атмосферы перед самолетом и приведения воздуха во вращение в скрещенных электрическом и магнитном полях по аналогии с тем, как, например, это происходит в запатентованном Электроракетном двигателе Богданова.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами спереди от устройства по направлению его движения ионизируют воздух известными способами. Например, ионизирующим излучением. Например, электронным ускорителем ускоряют электроны, через тонкую мембрану выводят электроны в атмосферу, а потом ионизируют газ атмосферы потоками электронов, или электронными ударами.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами ионизируют воздух известными способами. И на сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, подают разность потенциалов, а под ними по проводам пускают ток, и при этом проводами и электродами создают в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля, которые плазму приводят во вращение. И тем самым уменьшают сопротивление воздуха при движении самолета за счет того, что часть частиц плазмы обтекает самолет, вместо того чтобы с ним сталкиваться. Одновременно за счет этого уменьшают и нагрев самолета при движении в атмосфере с большими скоростями. При этом при некоторых условиях при вращении возможно возникновение между поверхностью самолета и набегающим воздухом зоны разрежения вплоть до плотностей, близких к плотности вакуума, при которых звуковая волна либо не может распространяться, либо несет в себе значительно уменьшенное количество энергии.
Аналогично все может осуществляться и перед поверхностью электрического кабеля системы токосъема.
При этом возможно уменьшить сопротивление воздуха во время полета в атмосфере и избежать возникновения звуковой волны при переходе через звуковой барьер за счет ионизации газа атмосферы перед электрическим кабелем системы токосъема и приведения воздуха во вращение в скрещенных электрическом и магнитном полях по аналогии с тем, как, например, это происходит в запатентованном Электроракетном двигателе Богданова.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами спереди от устройства по направлению его движения ионизируют воздух известными способами. Например, ионизирующим излучением. Например, электронным ускорителем ускоряют электроны, через тонкую мембрану выводят электроны в атмосферу, а потом ионизируют газ атмосферы потоками электронов, или электронными ударами. И на сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, подают разность потенциалов, а под ними по проводам пускают ток, и при этом проводами и электродами создают в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля, которые плазму приводят во вращение. И тем самым уменьшают сопротивление воздуха при движении кабеля системы токосъема за счет того, что часть частиц плазмы обтекает кабель, вместо того чтобы с ним сталкиваться. Одновременно за счет этого уменьшают и нагрев кабеля при движении в атмосфере с большими скоростями. При этом при некоторых условиях при вращении возможно возникновение между поверхностью кабеля и набегающим ионизированным воздухом зоны разрежения вплоть до плотностей, близких к плотности вакуума, при которых звуковая волна либо не может распространяться, либо несет в себя значительно уменьшенное количество энергии.
Не обнаружено технических решений, выполняющих поставленную задачу аналогичными техническими средствами.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема Богданова устройства для транспорта, основной вид.
На фиг. 2 изображена принципиальная схема Богданова устройства для транспорта, основной вид, вид спереди.
На фиг. 3 изображена принципиальная схема Богданова устройства для транспорта, вид сзади.
На фиг. 4 изображена принципиальная схема Богданова устройства для транспорта, вид сверху.
На фиг. 5 изображена принципиальная схема Богданова устройства для транспорта, вид снизу.
На фиг. 6 изображена принципиальная схема соединения нижней части системы токосъема с контактной сетью, основной вид в разрезе плоскостью симметрии.
На фиг. 7 изображена принципиальная схема соединения нижней части системы токосъема с контактной сетью, вид снизу.
На фиг. 8 изображена принципиальная схема соединения дуги токоприемника и пары гребней токоприемника с парой контактных проводов или рельсов.
На фиг. 9 изображен разрез А-А.
На фиг. 10 изображен разрез Б-Б.
На фиг. 11 изображен разрез В-В.
На фиг. 12 изображен разрез Г-Г.
На фиг. 13 изображен разрез Д-Д.
На фиг. 14 изображен разрез Ε-Е.
На фиг. 15 изображен разрез Ж-Ж.
На фиг. 16 изображен разрез З-З.
Богданова устройство для транспорта, далее просто устройство, состоит из следующих элементов.
Устройство выполнено либо над железной дорогой, либо над автомобильной дорогой, либо над линией электропередач, либо над любой поверхностью, где можно установить контактную сеть.
Самолет 1 с электрическим двигателем и контактная сеть 2 выполнены с возможностью электрически соединяться друг с другом с помощью системы 3 токосъема.
При этом контактная сеть 2 подвешена либо на столбах железной дороги с внешней стороны от столбов железной дороги вдоль железнодорожных путей. Либо на столбах освещения вдоль автомобильной дороги. Либо на столбах линии электропередач (ЛЭП) вдоль проводов. Либо просто подвешена на столбах. Либо просто уложена на любую ровную огороженную поверхность. Например, в степи, в пустыне или в тундре.
Рекомендуется использовать по два устройства одновременно. При этом контактная сеть одного устройства подвешена симметрично относительно контактной сети другого устройства либо над двумя путями на железной дороги. Либо симметрично над двумя полосами встречного автомобильного движения над автомобильным шоссе. Либо симметрично относительно столбов ЛЭП. Либо просто подвешена на столбах. Либо просто уложена на любую ровную огороженную поверхность. Например, в степи, в пустыне или в тундре.
Контактная сеть 2 содержит трубу 4, выполненную из диэлектрика. Например, из электрического изолятора с высоким электрическим сопротивлением. Например, из пластмассы. Внутри трубы 4 на внутренней поверхности трубы выполнены контактные провода или рельсы 5, 6, 7, 8. Контактные провода или рельсы образуют верхнюю пару контактных проводов или рельсов 5, 6 и нижнюю пару контактных проводов или рельсов 7, 8. В верхней части трубы 4 выполнена прорезь. В нижней части трубы 4 выполнены отверстия 9, 10 круглого сечения для стока дождевой воды.
Через прорез внутрь трубы 4 вставлена нижняя часть системы 3 токосъема.
Нижняя часть системы 3 токосъема содержит четыре токоприемника 11, 12, 13, 14, соединенных через систему 15 с пружинами друг с другом и с электрическим кабелем 16.
Система 3 токосъема содержит две пары токоприемников 11, 12 и 13, 14, выполненных одна над другой и соединенных системой 15 с пружинами. Причем верхняя пара токоприемников 11, 12 выполнена с возможностью прижиматься системой 15 с пружинами к верхней паре контактных проводов или рельсов 5, 6, а нижняя пара токоприемников 13, 14 выполнена с возможностью прижиматься системой 15 с пружинами к нижней паре контактных проводов или рельсов 7, 8.
Токоприемник содержит дугу 19 токоприемника и гребни 20, 21 токоприемника, соединенных с дугой 19 токоприемника. При этом предусмотрена возможность прижимать к поверхности контактных проводов или рельсов 17, 18 каждой пары контактных проводов или рельсов 17, 18 дуги 19 токоприемника так, чтобы между проводами или рельсами 17, 18 оказались гребни 20, 21 токоприемника, выполненные в виде двух выступов с возможностью ограничивать перемещение дуги 19 токоприемника относительно каждой пары контактных проводов или рельсов 17, 18.
В месте соединения кабеля 3 с самолетом 1 на конце крыла самолета выполнен измерительный комплекс 22. Измерительный комплекс 22 содержит следующие элементы.
Измерительный комплекс 22 содержит систему контроля расстояния от самолета до земли, выполненную снизу или сбоку от самолета 1.
Измерительный комплекс 22 содержит систему контроля расстояния от самолета до контактной сети, выполненную снизу или сбоку от самолета 1. Измерительный комплекс 22 содержит систему контроля натяжения кабеля, выполненную снизу или сбоку от самолета 1. Измерительный комплекс 22 содержит систему контроля угла наклона кабеля, выполненную снизу или сбоку от самолета 1.
Богданова устройство для транспорта работает следующим образом.
Самолет 1 с электрическим двигателем и контактная сеть 2 электрически соединяются друг с другом с помощью системы 3 токосъема.
При этом в контактной сети 2 труба 4, выполненная из диэлектрика, электрически разделяет выполненные на внутренней поверхности трубы контактные провода или рельсы 5, 6, 7, 8 с помощью электрического изолятора с высоким электрическим сопротивлением. Например, с помощью пластмассы.
При этом на верхнюю пару контактных проводов или рельсов 5, 6 подают положительный электрический потенциал, а нижнюю пару контактных проводов или рельсов 7, 8 держат под нулевым электрическим потенциалом. В верхней части трубы 4 в прорези перемещается нижняя часть системы 3 токосъема. В нижней части трубы 4 в отверстия 9, 10 стекает дождевая вода.
В нижней части системы 3 токосъема четыре токоприемника 11, 12, 13, 14 система 15 с пружинами электрически соединяет с электрическим кабелем 16. Также система 15 с пружинами прижимает токоприемники 11, 12, 13, 14 к оголенным частям контактных проводов или рельсов 5, 6, 7, 8 и обеспечивает их электрическое соединение. При этом система 15 с пружинами равномерно прижимает четыре токоприемника 11, 12, 13, 14 к двум парам контактных проводов или рельсов 5, 6 и 7, 8 находится в состоянии устойчивого равновесия между ними.
В системе 3 токосъема верхнюю пару токоприемников 11, 12 система 15 с пружинами прижимает к верхней паре контактных проводов или рельсов 5, 6, и нижнюю пару токоприемников 13, 14 система 15 с пружинами прижимает к нижней паре контактных проводов или рельсов 7, 8.
От контактных проводов 5, 6, 7, 8 по токоприемникам 11, 12, 13, 14 на систему 15 с пружинами течет электрический ток и поступает внутри нее на электрический кабель 16, а с него электрический ток поступает на самолет 1 с электрическим двигателем, который создает тягу, и самолет 1 летит. При этом внутри кабеля 16 ток течет по двум электрически изолированным друг от друга проводам. Кабель 16 выполнен витым и меняет расстояние между своими концами в зависимости от траектории полета самолета 1.
С внутренней стороны контактных проводов или рельсов 17, 18 каждой пары контактных проводов или рельсов 17, 18 в месте их соединения с дугой 19 токоприемника на дуге 19 токоприемника гребни 20, 21 токоприемника, выполненные в виде двух выступов, ограничивают перемещение дуги 19 токоприемника относительно каждой пары контактных проводов или рельсов 17, 18.
В месте соединения кабеля 3 с самолетом 1 на конце крыла самолета выполнен измерительный комплекс 22. Элементы измерительного комплекса 22 работают следующим образом.
Система контроля расстояния от самолета до земли контролирует расстояние от самолета до земли. При этом система постоянно измеряет это расстояние, например, с помощью активной радиолокации, передает эту информацию на самолет 1, а самолет 1 с учетом поступившей информации регулирует высоту и направление полета так, чтобы высота и траектория полета были бы оптимальными.
Система контроля расстояния от самолета до контактной сети контролирует расстояние от самолета до контактного провода или рельса. При этом система постоянно измеряет это расстояние, например, с помощью активной радиолокации, передает эту информацию на самолет 1, а самолет 1 с учетом поступившей информации регулирует высоту и направление полета так, чтобы высота и траектория полета были бы оптимальными.
Система контроля натяжения кабеля контролирует натяжение кабеля. При этом система постоянно измеряет это натяжение, например, с помощью системы датчиков, передает эту информацию на самолет 1, а самолет 1 с учетом поступившей информации регулирует высоту и направление полета так, чтобы высота и траектория полета были бы оптимальными.
Система контроля угла наклона кабеля постоянно измеряет этот угол наклона кабеля, например, с помощью системы датчиков, передает эту информацию на самолет 1, а самолет 1 с учетом поступившей информации регулирует высоту и направление полета так, чтобы угол наклона кабеля был бы оптимальным.
Различные варианты и дополнения
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, причем двигатель содержит бак с водой и систему разложения воды на кислород и водород, при этом предусмотрена возможность сжигать водород в двигателе для получения реактивной тяги.
В этом случае используют любой известный способ получения водорода и кислорода из воды. В этом случае раскладывают воду на кислород и водород, и сжигают водород в двигателе для получения тяги. И двигатель работает как водородный двигатель.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, причем двигатель содержит бак с водой и систему разложения воды на кислород и водород, при этом предусмотрена возможность сжигать водород в двигателе для получения реактивной тяги.
В этом случае используют любой известный способ получения водорода и кислорода из воды. В этом случае раскладывают воду на кислород и водород, и сжигают водород в двигателе для получения тяги. И двигатель работает как водородный двигатель.
Двигатель содержит систему водяного охлаждения, выполненную с возможностью нагревать воду до температуры 500-550°С и подавать в систему разложения воды на кислород и водород, а система электропитания выполнена с возможностью подавать на систему разложения воды на кислород и водород постоянное электрическое поле высокого напряжения 6000 В.
В этом случае используют известный Способ получения водорода и кислорода из воды [Ермаков В.Г. Способ получения водорода и кислорода из воды. Патент №2142905. Приоритет от 27.04.1998 г].
Это способ получения водорода с помощью пропускания перегретого пара между электродами, между которыми создано высокое напряжение.
В этом способе получают в незамкнутом пространстве перегретый водяной пар с температурой 500-550°С. Перегретый водяной пар пропускают через постоянное электрическое поле высокого напряжения (6000 В) через камеру разложения с получением водорода и кислорода. При этом перегретый водяной пар пропускают через камеру разложения в межэлектродном зазоре двух коаксиальных электродов вдоль оси электродов. Внутренний электрод является отрицательным электродом. Он выполнен в виде сетки с отверстиями 20 мм. Внешний коаксиальный электрод является положительным электродом. Он совпадает с наружной стенкой камеры.
При использовании способа собирают водород внутри внутреннего электрода, выполненного в виде сетки с отверстиями, из которого водород за счет диффузии выходит наружу в межэлектродный зазор между коаксиальными электродами, между которыми создают разность потенциалов.
При этом предполагается, что водород будет скапливаться во внутреннем объеме, ограниченном сеткой центрального электрода.
В этом случае раскладывают воду на кислород и водород, и сжигают водород в двигателе для получения реактивной тяги.
Это экологически чистый двигатель, поскольку на выходе от работы двигателей получается экологически чистый продукт вода.
Устройство для транспорта может содержать накопитель энергии. При этом накопитель энергии содержит запас энергии, необходимый для полета до ближайшего аэропорта или ближайшей посадочной площадки в случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема.
В случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема накопитель энергии электрически соединяется с электрическим двигателем самолета и подает на него электрическую энергию. После этого самолет на запасенной энергии летит до ближайшего аэропорта или до ближайшей посадочной площадки и совершает там вынужденную посадку.
Накопитель энергии может быть выполнен в виде маховика.
Маховик вместе с вакуумной камерой, магнитными подшипниками, магнитной муфтой, выполненной с возможностью ввода в маховик энергии, преобразования электрической энергии в энергию вращения маховика и обратно энергии вращения в электрическую энергию и с возможностью вывода энергии, может быть выполнен в самолете с электродвигателем.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания и маховик, электрически соединенный с системой.
В другом случае накопитель энергии может использоваться для питания электрического двигателя, например электрического реактивного двигателя, для автономного полета. Сначала самолет разгоняется электрическим двигателем за счет энергии, передаваемой через систему токосъема от контактной сети. Затем отсоединяется от нее и далее летит за счет энергии, накопленной в накопителе энергии.
В этом случае маховик используется как накопитель энергии. Энергия маховика преобразуется в электрическую энергию и поступает на систему электропитания. Оттуда электроэнергия поступает на систему разложения воды на кислород и водород. Система раскладывает воду на кислород и водород. Водород сжигают и создают реактивную тягу винтовыми, реактивными или турбореактивными двигателями, или тягу турбовинтовыми двигателями. Это позволяет использовать выгодное удельное содержание энергии в накопителе энергии маховике для создания реактивной тяги или для создания тяги двигателем.
Положительным эффектом является и возможность увеличить удельное содержание энергии на единицу веса топлива за счет возможности быстрого вращения маховика в вакууме как накопителя кинетической энергии. Имеется в виду, что его удельная энергия на единицу веса может значительно превысить удельное содержание энергии на единицу веса традиционного топлива. Например, керосина или бензина. Расчеты приводятся ниже.
Устройство для транспорта содержит маховик и вакуумный корпус, причем маховик выполнен внутри вакуумного корпуса и соединен с вакуумным корпусом магнитной муфтой, причем муфта выполнена с возможностью разгонять маховик электромагнитными силами и переводить энергию вращения маховика в электрическую энергию, причем предусмотрена возможность выводить электрическую энергию за пределы вакуумной камеры.
Вакуумная камера и магнитная муфта позволяют длительно вращать маховик в вакууме без потерь энергии на трение о воздух. А магнитная муфта помогает разогнать маховик в вакууме электромагнитными силами, перевести энергию вращения в электрическую энергию и вывести из него электроэнергию.
Устройство для транспорта содержит маховик и карданов подвес, причем маховик выполнен на кардановом подвесе.
Устройство для транспорта содержит магнитные подшипники, маховик и карданов подвес, причем маховик выполнен на кардановом подвесе и соединен с подвесом магнитными подшипниками.
Карданов подвес позволяет вращать маховик без противодействия гироскопических эффектов прецессии маховика в виде изменения оси вращения маховика при совершении устройством различных маневров.
Устройство для транспорта содержит маховик, выполненный в самолете с электродвигателем.
В этом случае маховик хранят и перемещают в самолете с электродвигателем.
Устройство для транспорта содержит систему электропитания, электрически соединенную с двигателем, при этом двигатель содержит сопло и предусмотрена возможность нагрева пламени в сопле двигателя электрическим током с помощью системы электропитания.
Нагрев пламени электричеством позволяет увеличить скорость истечения рабочего тела (нагретых продуктов сгорания). И тем самым увеличивает тягу двигателя.
Электрическая энергия к ним поступает из накопителя энергии. Например, из магнитной муфты, преобразующей энергию вращения маховика в электрическую энергию.
Устройство для транспорта содержит магнитный подвес, маховик и карданов подвес, причем магнитный подвес выполнен на кардановом подвесе, а маховик подвешен на магнитном подвесе.
В этом варианте для уменьшения трения маховик подвешивают на магнитном подвесе, а магнитный подвес подвешивают для уменьшения гироскопических эффектов при маневрах на магнитном подвесе.
Как вариант, устройство и работа магнитного подвеса есть в изобретении автора [Инерционный двигатель Богданова. Патент №2449170. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 апреля 2012 г. Заявка №2010134520. входящий номер 048987. Приоритет изобретения 19 августа 2010 г.].
Через систему токосъема может быть соединено несколько самолетов с электрическими двигателями, соединенными друг с другом в цепочку.
Система токосъема содержит кабель, выполненный в виде витого гибкого кабеля, причем кабель скручен вокруг оси с возможностью сжиматься и растягиваться.
Система токосъема содержит кабель, а кабель содержит два провода, и при этом провод покрыт диэлектриком.
Система токосъема содержит провод, выполненный в виде витого гибкого провода.
В этом дополнении витой кабель позволяет менять расстояние от контактной сети до самолета за счет того, что витой кабель сжимается и растягивается как пружина.
Два провода в кабеле позволяют току течь по замкнутому контуру между самолетом и контактной сетью.
Контактная сеть содержит трубу, выполненную из диэлектрика.
Внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены контактные провода или рельсы.
В этом дополнении ток течет по контактным проводам или рельсам, а диэлектрик трубы электрически изолирует их друг от друга.
В верхней части трубы выполнена прорезь.
В этом дополнении вдоль прорези перемещается кабель системы токосъема, электрически соединяющий самолет и контактную сеть.
В нижней части трубы вдоль трубы выполнены отверстия круглой формы.
В эти отверстия стекает дождевая вода. Труба имеет прямоугольное сечение.
Это удобно для размещения контактных проводов или рельсов.
Контактная сеть имеет пару верхних контактных проводов и пару нижних контактных рельсов.
В этом варианте нижние токоприемники содержат ролики и снимают ток через ролики, а верхние токоприемники содержат дуги и снимают ток через дуги.
Контактная сеть имеет пару верхних контактных рельсов и пару нижних контактных рельсов.
В этом варианте токоприемники могут быть выполнены в виде проводящих роликов. Ролики катятся по рельсам и снимают с них ток.
Контактный провод выполнен на надувной емкости.
Контактный рельс выполнен на надувной емкости.
В этих вариантах надувные контактные провода и рельсы имеют меньший вес, чем цельнометаллические. Их проще подвешивать в контактной сети. При этом максимальный ток зависит от площади поперечного сечения контактного провода или рельса. Поэтому надувные контактные провода или рельсы позволяют выиграть в соотношении их максимального тока и веса.
Контактная сеть содержит трубу, причем внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены два контактных провода или рельса, при этом в верхней части трубы выполнена прорезь, и через прорез внутрь трубы вставлена нижняя часть системы токосъема, причем нижняя часть системы токосъема содержит четыре токоприемника, соединенных через систему с пружинами друг с другом и с электрическим кабелем, причем труба состоит из сегментов, выполненных в виде надувных емкостей, при этом оболочка емкости выполнена из диэлектрика.
Труба содержит, по крайней мере, один сегмент, выполненный в виде надувной емкости.
В этих вариантах надувные емкости уменьшают вес трубы, поскольку надувная емкость весит меньше сегмента трубы того же объема, выполненного полностью из диэлектрика.
Труба содержит, по крайней мере, два сегмента, выполненных в виде надувной емкости, причем оболочка надувной емкости выполнена из диэлектрика, и емкости соединены пластиной с прорезью из твердого диэлектрика.
В этом дополнении пластина с прорезью увеличивает жесткость и прочность конструкции.
Система токосъема содержит две пары токоприемников, выполненных одна над другой и соединенных системой с пружинами, а контактная сеть содержит верхний контактный провод или рельс и нижний контактный провод или рельс, причем верхняя пара токоприемников выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к верхнему контактному проводу или рельсу, а нижняя пара выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к нижнему контактному проводу или рельсу, при этом к системе с пружиной присоединен кабель, причем один провод кабеля электрически соединен с верхней парой токоприемников, а другой провод кабеля электрически соединен с нижней парой токоприемников, и провода электрически изолированы друг от друга.
В этом дополнении верхняя пара токоприемников прижимается системой с пружинами к верхнему контактному проводу или рельсу, а нижняя пара прижимается системой с пружинами к нижнему контактному проводу или рельсу. По кабелю через систему с пружинами течет ток. Причем по одному проводу кабеля электрический ток течет с верхней пары токоприемников на самолет, а по другому проводу кабеля электрический ток течет на нижнюю пару токоприемников через самолет так, что провода передают ток на электрический двигатель самолета. При этом провода электрически изолированы друг от друга.
Система с пружинами содержит горизонтальную диэлектрическую пластину, при этом к центру пластины сверху присоединена пара гибких проводящих пластин и снизу к центру пластины присоединена пара гибких проводящих пластин, причем проводящая пластина соединена с диэлектрической пластиной парой пружин, при этом с проводящей пластиной соединен токоприемник и предусмотрена возможность парой пружин прижимать токоприемник к контактной сети, причем верхняя пара проводящих пластин электрически соединена с одним проводом кабеля, а нижняя пара проводящих пластин электрически соединена с другим проводом кабеля, при этом проводящая пластина электрически соединена с токоприемником, причем нижняя пара проводящих пластин электрически изолирована от верхней пары проводящих пластин.
В этом дополнении система с пружинами работает следующим образом. Горизонтальная диэлектрическая пластина электрически изолирует две пары гибких проводящих пластин друг от друга.
Причем проводящая пластина соединена с диэлектрической пластиной парой пружин, которые отталкивают от диэлектрической пластины проводящую пластину с токоприемником и прижимают токоприемник к контактной сети. При этом с пары токоприемников верхней пары проводящих пластин электрический ток течет на один провод кабеля, а с пары токоприемников нижней пары проводящих пластин электрический ток течет на другой провод кабеля. При этом ток течет через проводящую пластину и токоприемник. Причем нижняя пара проводящих пластин электрически изолирована от верхней пары проводящих пластин.
Над системой с пружинами выполнен вертикальный штырь и вдоль штыря проходит участок нижней части кабеля, причем участок соединен со штырем.
Электрический кабель соединен с концом крыла самолета.
В этом дополнении штырь поднимает кабель над контактной сетью во время полета самолета, при старте и при посадке. С конца штыря кабель протянут до крыла самолета. И во время старта, полета и посадки по кабелю передают электричество на самолет. При полете кабель находится выше штыря, но ниже крыла самолета.
Контактная сеть содержит трубу, выполненную из диэлектрика, причем внутри трубы на внутренней поверхности трубы выполнены два контактных провода или рельса, при этом в верхней части трубы выполнена прорезь, и через прорез внутрь трубы вставлена нижняя часть системы токосъема, причем нижняя часть системы токосъема содержит четыре токоприемника, соединенных через систему с пружинами друг с другом и с электрическим кабелем.
Система токосъема содержит две пары токоприемников, выполненных одна над другой и соединенных системой с пружинами, при этом контактная сеть содержит две пары контактных проводов или рельсов, при это одна пара выполнена над другой, причем верхняя пара токоприемников выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к верхней паре контактных проводов или рельсов, а нижняя пара выполнена с возможностью прижиматься системой с пружинами к нижней паре контактных проводов или рельсов.
В этом варианте верхняя пара токоприемников прижимается к верхней паре контактных проводов или рельсов, а нижняя пара токоприемников прижимается к нижней паре контактных проводов или рельсов.
Устройство для транспорта содержит компьютер, выполненный с возможностью управления работой элементов устройства и согласования работы элементов устройства.
Компьютер соединен с системой дистанционного управления элементом и предусмотрена возможность дистанционного управления элементом.
В этих дополнениях компьютер согласует показания различных приборов и электродвигателя самолета.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, один дополнительный самолет, соединенный с первым самолетом электрическим кабелем.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, один дополнительный самолет, соединенный с первым самолетом электрическим кабелем, при этом каждый самолет содержит компьютер, и компьютеры соединены в единую локальную сеть ЭВМ, причем предусмотрена возможность управления полетом самолетов из одного центра и возможность управления полетом самолетов единым автопилотом через локальную сеть ЭВМ.
В этих вариантах одна система токосъема передает ток на электрические двигатели нескольких самолетов, а их компьютеры через единую сеть ЭВМ управляют совместным полетом нескольких самолетов. Например, с помощью единого автопилота.
Устройство для транспорта содержит экраноплан, причем экраноплан содержит электрический двигатель и соединен с контактной сетью системой токосъема, при этом система содержит два электрических кабеля, причем один электрический кабель электрически соединяет экраноплан с контактной сетью, а второй электрический кабель электрически соединяет экраноплан с самолетом, и при этом электрические кабели электрически соединены друг с другом, причем предусмотрена возможность полета экраноплана сбоку от контактной сети и предусмотрена возможность полета самолета сверху от экраноплана и сбоку от экраноплана.
Устройство для транспорта содержит экраноплан, причем экраноплан содержит компьютер и самолет содержит компьютер, при этом компьютеры соединены в единую локальную сеть ЭВМ, причем предусмотрена возможность управления полетом самолета и экраноплана из одного центра через локальную сеть ЭВМ, и предусмотрена возможность управления полетом самолета и экраноплана единым автопилотом через локальную сеть ЭВМ.
В этих вариантах одна система токосъема передает ток на электрические двигатели самолета и экраноплана, а их компьютеры через единую сеть ЭВМ управляют их совместным полетом. Например, с помощью единого автопилота.
Внизу летит экраноплан, а сверху летит самолет.
Система токосъема содержит ролик с гребнем.
Система токосъема содержит ролик с гребнем, причем ролик является частью токоприемника.
Система токосъема содержит ролик с гребнем, причем ролик является частью токоприемника и выполнен из проводящего вещества.
Система токосъема содержит ролик с гребнем и систему шарикоподшипников, содержащую, по крайней мере, два шарикоподшипника, при этом шарикоподшипник содержит внутреннее и внешнее кольцо с шариками или роликами между кольцами, при этом шарикоподшипники выполнены один внутри другого так, что внутреннее кольцо одного шарикоподшипника является внешним кольцом другого шарикоподшипника, причем ролик выполнен с возможностью вращаться вокруг оси шарикоподшипников.
Система токосъема содержит четыре ролика с гребнем.
В этих вариантах пары роликов с гребнем прижимают к контактным проводам или рельсам. Гребни выполнены с внутренней стороны пары, как у колес поездов. Четыре пары роликов с гребнем позволяют надежно задавать положение системы токосъема по отношению к контактны проводам или рельсам контактной сети.
Система шарикоподшипников позволяет уменьшать скорость вращения шарикоподшипников между кольцами по мере удаления колец от внутреннего колеса системы шарикоподшипников.
Контактная сеть содержит две пары контактных рельсов, выполненных одна над другой.
В этом вариант между парами контактных рельсов катится четыре пары роликов, образующих четыре токоприемника, и снимают с них электрический ток.
Вдоль контактной сети выполнена ровная полоса земли с ровной плоской поверхностью, причем поверхность полосы выполнена с обеспечением возможности летать над полосой экраноплану или самолету с использованием экранного эффекта.
Самолет выполнен с возможностью летать, как экраноплан, и при этом предусмотрена возможность использовать экранный эффект.
В этих вариантах над ровной полосой земли летит экраноплан или самолет с использованием экранного эффекта.
Устройство для транспорта содержит, по крайней мере, два аэродрома, причем аэродром выполнен на конце контактной сети.
Аэропорты используются для старта и посадки самолетов с электрическими двигателями. По контактной сети подают электрический ток на старте самолета на одном аэропорту на одном конце сети, при последующем его полете вдоль сети и при посадке на другом аэропорту на другом конце сети.
Устройство для транспорта содержит две трубы и при этом в трубе выполнены две пары рельсов, причем два рельса в каждой трубе входят в состав контактной сети и являются контактными рельсами, при этом устройство содержит пару стрелок, выполненных в месте соединения рельсов разных труб, причем предусмотрена возможность соединения и разъединения стрелкой разных рельсов с возможностью перемещения токоприемников либо вдоль одних пар рельсов, либо вдоль других пар рельсов.
В этом варианте повторяется работа железнодорожных стрелок для перевода движения нижней части системы токосъема из одной трубы в другую. При этом в устройстве для транспорта нижняя часть системы токосъема сначала перемещается по двум парам контактных рельсов этой трубы и движется в ее прорези. При этом с пары контактных рельсов система токосъема снимает ток и передает на самолет. А затем пара стрелок в месте соединения рельсов разных труб переводит перемещение токоприемников с двух пар рельсов одной трубы на две другие пары рельсов другой трубы. Вместе с парами токоприемников переводится перемещение всей нижней части системы токосъема так же, как и переводится движение поездов железнодорожными стрелками.
Электрический двигатель содержит пару коаксиальных соосных электродов и химический ракетный двигатель, содержащий, по крайней мере, один движитель, выполненный спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета, при этом между электродами выполнен зазор, и электроды электрически изолированы друг от друга, причем электроды электрически соединены с кабелем и спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета выполнено сопло движителя с возможностью направлять пламя работающего движителя в зазор.
Электрический двигатель содержит пару коаксиальных соосных электродов и турбореактивный двигатель, содержащий, по крайней мере, один движитель, выполненный спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета, при этом между электродами выполнен зазор, и электроды электрически изолированы друг от друга, причем электроды электрически соединены с кабелем и спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета выполнено сопло движителя с возможностью направлять пламя работающего движителя в зазор.
Внешний электрод расширяется в направлении от носовой части самолета к хвостовой части, и зазор между коаксиальными электродами расширяется в направлении от носовой части самолета к хвостовой части.
Устройство для транспорта содержит пару электрических двигателей, выполненных симметрично относительно плоскости симметрии самолета.
Электроды электрически соединены с накопителем энергии.
Предусмотрена возможность при движении устройства поступления спереди в зазор со стороны носовой части самолета газа атмосферы.
Поверхность самолета содержит сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, при этом предусмотрена возможность ионизировать воздух перед электродами, причем под электродами выполнены провода и предусмотрена возможность проводами и электродами создавать в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля.
Поверхность электрического кабеля содержит сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, при этом предусмотрена возможность ионизировать воздух перед электродами, причем предусмотрена возможность проводами кабеля и электродами создавать в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля.
Устройство для транспорта содержит коронирующие электроды.
Устройство для транспорта содержит источники ионизирующего излучения.
В этом варианте электрический двигатель самолета устройства для транспорта полностью повторяет работу элементов запатентованного Электроракетного двигателя Богданова [Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент №2046210. Заявка №5064411. Приоритет изобретения 5 октября 1992 г.].
При этом для варианта с аварийный запасом энергии устройство для транспорта может содержать накопитель энергии, например маховик. Причем накопитель энергии содержит запас энергии, необходимый для полета до ближайшего аэропорта или ближайшей посадочной площадки в случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема.
В случае аварийного обрыва кабеля системы токосъема накопитель энергии электрически соединяется с электрическим двигателем самолета и подает на него электрическую энергию. После этого самолет на запасенной энергии летит до ближайшего аэропорта или до ближайшей посадочной площадки и совершает там вынужденную посадку.
В случае накопителя энергии, выполненного в виде маховика, применение вакуумной камеры, магнитного подвеса, магнитных подшипников и магнитных муфт позволяют передавать энергию вращения маховика, переведенную в электричество, из области с воздухом в область с вакуумом и обратно.
Это можно сделать за счет того, что в вакууме маховик разгоняют магнитной муфтой, потом снимают с него энергию. При этом переводят магнитной муфтой энергию вращения в электрическую энергию, и выводят электрическую энергию по проводам.
При этом удельное содержание энергии в стальном маховике при вращении его в вакууме на магнитом подвесе сможет превышать удельное содержание энергии в химическом топливе в 100 раз уже для маховика диаметром 1,6 м. Расчеты приводятся ниже.
При изготовлении маховика из кевлара удельное содержание энергии в таком маховике сможет превысить удельное содержание энергии в химическом топливе в 10000 раз.
Это позволяет использовать устройство для транспорта и для вывода на орбиту космических кораблей путем ускорения газа атмосферы известными способами за счет использования электричества путем преобразования энергии накопителя энергии в электрическую энергию. Например, путем использования элементов Электроракетного двигателя Богданова [Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент №2046210. Заявка №5064411]. При этом возможно затем в космосе использовать энергию маховика и рабочее тело, содержащееся в маховике, для создания тяги в запатентованных автором Инерционном двигателе Богданова [Богданов И.Г. Инерционный двигатель Богданова. Патент №2449170. Зарегистрирован в государственном реестре изобретений Российской Федерации 27 апреля 2012 г. Заявка №2010134520. Входящий номер 048987. Приоритет изобретения 19 августа 2010 г.] или в Инерционном движителе Богданова [Богданов И.Г. Инерционный движитель Богданова. Патент №2520776. Зарегистрирован в государственном реестр изобретений Российской Федерации 28 апреля 2014 г. Заявка №2013107246/06(010809). Дата подачи 20.02.2013].
Это позволит увеличить скорость истечения рабочего тела при создании тяги во много раз. Расчеты приводятся ниже.
При этом контактная сеть и система токосъема используется электрическим самолетом до скоростей, пока система токосъема может работать в условиях атмосферы, а затем система токосъема отделяется, например, с помощью пиропатрона, и самолет летит с помощью электрического двигателя за счет энергии вращения маховика, которую в вакууме магнитная муфта преобразует в электрическую энергию и которую затем направляют на электрический двигатель для создания тяги.
При этом тягу в атмосфере создают за счет того, что в электрическом двигателе в зазор между парой коаксиальных соосных электродов химический ракетный двигатель, или турбореактивный двигатель своими движителями спереди от пары электродов со стороны носовой части самолета направляет пламя. Между электродами пускают ток, который нагревает пламя и увеличивает тягу. Тем самым в плотных слоях атмосферы, например до высоты 32 км, электрический двигатель работает как тепловой ракетный двигатель. В разреженных слоях атмосферы, например свыше высоты 32 км, дополнительно используют следующий электродинамический механизм ускорения плазмы. Пламя представляет собой плазму. В зазор за счет движения самолета спереди поступает газ атмосферы, например воздух. И плазма пламени за счет электронных ударов дополнительно его ионизирует. На электроды подают разность потенциалов, и между электродами течет ток, который ускоряет плазму возникающей силой Ампера.
При этом устройство для транспорта может использовать самолет с электрическим двигателем как элемент космического корабля многоразового использования - челнока (шаттла). Например, для полетов между континентами. Причем положительным эффектом по сравнению с обычными самолетами будет большая скорость, сравнимая со скоростью баллистической ракеты. И, соответственно, малое время полета. Например, Москва - Вашингтон за 30 минут, исключая время взлета и посадки.
При этом возможно уменьшить сопротивление воздуха во время полета в атмосфере и избежать возникновения звуковой волны при переходе через звуковой барьер за счет ионизации газа атмосферы перед самолетом и приведения воздуха во вращение в скрещенных электрическом и магнитном полях по аналогии с тем, как, например, это происходит в запатентованном Электроракетном двигателе Богданова.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами спереди от устройства по направлению его движения ионизируют воздух известными способами. Например, ионизирующим излучением. Например, электронным ускорителем ускоряют электроны, через тонкую мембрану выводят электроны в атмосферу, а потом ионизируют газ атмосферы потоками электронов, или электронными ударами.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами ионизируют воздух известными способами. И на сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, подают разность потенциалов, а под ними по проводам пускают ток, и при этом проводами и электродами создают в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля, которые плазму приводят во вращение. И тем самым уменьшают сопротивление воздуха при движении самолета за счет того, что часть частиц плазмы обтекает самолет, вместо того чтобы с ним сталкиваться. Одновременно за счет этого уменьшают и нагрев самолета при движении в атмосфере с большими скоростями. При этом при некоторых условиях при вращении возможно возникновение между поверхностью самолета и набегающим воздухом зоны разрежения вплоть до плотностей, близких к плотности вакуума, при которых звуковая волна либо не может распространяться, либо несет в себя значительно уменьшенное количество энергии.
Аналогично все может осуществляться и перед поверхностью электрического кабеля системы токосъема.
При этом возможно уменьшить сопротивление воздуха во время полета в атмосфере и избежать возникновения звуковой волны при переходе через звуковой барьер за счет ионизации газа атмосферы перед электрическим кабелем системы токосъема и приведения воздуха во вращение в скрещенных электрическом и магнитном полях, по аналогии с тем, как, например, это происходит в запатентованном Электроракетном двигателе Богданова.
Это достигается за счет того, что перед сегментированными электродами спереди от устройства по направлению его движения ионизируют воздух известными способами. Например, ионизирующим излучением. Например, электронным ускорителем ускоряют электроны, через тонкую мембрану выводят электроны в атмосферу, а потом ионизируют газ атмосферы потоками электронов, или электронными ударами. И на сегментированные электроды, электрически изолированные друг от друга, подают разность потенциалов, а под ними по проводам пускают ток, и при этом проводами и электродами создают в окружающем газе атмосферы скрещенные электрические и магнитные поля, которые плазму приводят во вращение. И тем самым уменьшают сопротивление воздуха при движении кабеля системы токосъема за счет того, что часть частиц плазмы обтекает кабель, вместо того чтобы с ним сталкиваться. Одновременно за счет этого уменьшают и нагрев кабеля при движении в атмосфере с большими скоростями. При этом при некоторых условиях при вращении возможно возникновение между поверхностью кабеля и набегающим ионизированным воздухом зоны разрежения вплоть до плотностей, близких к плотности вакуума, при которых звуковая волна либо не может распространяться, либо несет в себя значительно уменьшенное количество энергии.
Контактная сеть содержит две параллельные контактные полосы из проводящего материала, выполненные внутри трубы, причем полосы электрически изолированы друг от друга, и предусмотрена возможность создавать между контактными полосами разность потенциалов, при этом система токосъема в нижней части содержит сверхпроводящий магнит, помещенный в криостат, причем со стороны первой контактной полосы система токосъема содержит коронирующие электроды катоды, а со стороны второй контактной полосы система токосъема содержит анод, и при этом другая контактная полоса содержит коронирующие электроды катоды, причем коронирующие электроды катоды системы токосъема электрически соединены с одним проводом кабеля системы токосъема, а анод системы токосъема электрически соединен с другим проводом кабеля системы токосъема.
Контактная сеть содержит две параллельные контактные полосы из проводящего материала, выполненные внутри трубы, причем между полосами выполнена полоса из диэлектрика, и при этом полосы выполнены снизу от системы токосъема.
В этом варианте используется эффект магнитной левитации.
Сверхпроводящий магнит, помещенный в криостат, расположенный в нижней части системы токосъема, зависает над полосой из диэлектрика, выполненной снизу от системы токосъема между двумя проводящими полосами. При этом на проводящую полосу подается разность потенциалов.
При этом на первую контактную полосу подают положительный потенциал, а на вторую контактную полосу подают отрицательный потенциал. Между контактными полосами и нижней частью системы токосъема создается разность потенциалов.
Со стороны первой контактной полосы в системе токосъема коронирующие электроды катоды начинают испускать электроны. Возникает поток электронов, которые поступают на первую контактную полосу.
Одновременно расположенные на другой контактной полосе коронирующие электроды катоды тоже под действием разности потенциалов начинают испускать электроны, которые поступают на анод системы токосъема и тоже создают поток электронов.
Возникает электрический ток, который течет между контактными полосами по проводам кабеля системы токосъема на электрический двигатель самолета и заставляет двигатель работать.
Система токосъема содержит систему охлаждения.
Система охлаждения системы токосъема содержит контур системы охлаждения с жидким металлом.
Система охлаждения системы токосъема содержит контур системы охлаждения с водой.
В этом дополнении устройство работает следующим образом.
Токоприемники нагреваются от трения об элементы контактной сети. Например, об контактные провода или контактные рельсы. В зависимости от мощности нагрева меняют мощность системы охлаждения. При большой мощности системы нагрева токоприемники охлаждают контуром охлаждения с жидким металлом, а контур охлаждения с жидким металлом охлаждают контуром охлаждения с водой. Если мощность нагрева меньше, то токоприемники охлаждают просто контуром охлаждения водой. Если мощность нагрева еще меньше, то токоприемники охлаждают окружающим воздухом без использования системы охлаждения. Мощность нагрева зависит от скорости устройства и растет вместе с ней.
При большой скорости перемещения один или два контура охлаждения охлаждают поверхность устройства, которая нагревается от сопротивления воздуха. Можно сказать, что нагревается от «трения» о воздух.
Принцип охлаждения двухконтурной системы охлаждения хорошо известен и аналогичен тому, который используют в ядерных реакторах.
Электрический двигатель самолета содержит винт авиационного двигателя.
В этом дополнении винт авиационного двигателя в самолете вращается электрическим двигателем и создает тягу так же, как и в обычном самолете без электрического двигателя.
Устройство для транспорта содержит пиропатрон, выполненный в месте соединения самолета и системы токосъема с возможностью отсоединять систему токосъема от самолета.
В этом дополнении пиропатрон отсоединяет систему токосъема от самолета так же, как пиропатрон отсоединяет использованные ступени многоступенчатой ракеты.
Расчеты и рассуждения по поводу размеров, скоростей вращения и прочности материалов маховиков
7
В работе [Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Физические проблемы космической тяговой энергетики. Москва, Атомиздат, 1969 г., стр. 37] сообщается, что во вращающихся маховиках может быть запасена очень большая энергия. Например, во вращающихся стальных маховиках диаметром 1,6 см со скоростью вращения 211000 об/с, разгоняемых до такой скорости вращения в вакууме электромагнитными полями, была запасена энергия 1,2·10 Дж/кг. То есть такая же, как верхний предел запаса энергии в химическом ракетном топливе. Вращаясь в вакууме, стальные маховики не испытывали сопротивления и сохраняли накопленную энергию в течение длительного времени так, что за год теряли только 19% запасенной энергии.
Поскольку скорости, до которых способно разогнать маховик предложенное устройство приведения во вращение маховика, ограничены сверху только прочностью материалов, то, значит, этим устройствам принципиально возможно разгонять до достигнутой в работе [Бурдаков В.П., Данилов Ю.И., Физические проблемы космической тяговой энергетики, Москва, Атомиздат, 1969 г., стр. 36.] скорости вращения 211000 оборотов в секунду и более крупные маховики при тех же центробежных силах.
При этом в работе [Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Физические проблемы космической тяговой энергетики. Москва, Атомиздат, 1969 г., стр. 36] сообщается, что с ростом диаметра вращающегося маховика накопленная энергия растет быстрее, чем центростремительные силы, которые стремятся его разрушить с ростом диаметра и скорости. Однако используемый в работе [Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Физические проблемы космической тяговой энергетики. Москва, Атомиздат, 1969 г., стр. 37] аккумулятор кинетической энергии вращения имеет малую удельную энергию на единицу веса всего аккумулятора из-за малого размера стальных маховиков. Этот недостаток устраняется увеличением размера маховиков. Также удельное содержание энергии в таких аккумуляторах энергии с маховиками снижают системы электропитания для устройства приведения во вращение маховика, в качестве которых в двигателе используют внешние источники энергии. Этот недостаток устраняется за счет того, что системы электропитания не участвуют ни в полете объекта (например, летательного аппарата) с двигателем, ни в другом движении объекта (например, автомобиля) Запасенная в маховике энергия пропорциональна произведению массы маховика, второй степени радиуса маховика и второй степени угловой скорости вращения [Накопление и коммутация энергии больших плотностей. Москва, Мир, 1979 г., стр. 302], [Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. Москва, Наука, Физматлит, 1996 г., стр. 50].
m - масса маховика,
R - радиус маховика,
ω - угловая скорость вращения.
Центробежные силы пропорциональны первой степени радиуса маховика и также второй степени угловой скорости вращения
Таким образом, чтобы не допустить разрушения маховика центробежными силами, с ростом радиуса угловую скорость вращения следует уменьшать пропорционально корню квадратному из увеличения радиуса. Но при этом уменьшении угловой скорости запасенная в маховике энергия все еще будет расти опережающими темпами пропорционально первой степени увеличения радиуса.
Линейная скорость при вращении маховика равна
Таким образом, с ростом радиуса при неизменной центробежной силе линейная скорость маховика должна расти пропорционально корню квадратному из его радиуса.
Таким образом для стальных маховиков из материала варианта работы [Бурдаков В.П., Данилов Ю.И. Физические проблемы космической тяговой энергетики. Москва, Атомиздат, 1969 г., стр. 37] при увеличении их диаметров свыше 1,6 см можно увеличить запасенную энергию.
Для маховика радиусом 0,8 см, вращающегося со скоростью 211000 об/с линейная скорость вращения равна
Однако для существенного увеличения удельного содержания энергии в маховиках есть дополнительные возможности. Для этого, например, можно использовать для изготовления маховика новые материалы: синтетические волокна и, в первую очередь, углеродные нанотрубки. Синтетические волокна кевлар и углепластик способны увеличить прочность маховика до 20 раз на единицу его веса по сравнению со сталью, углеродные нановолокна способны увеличить этот показатель в сотни раз, поскольку углеродные нановолокна в 78,7 раз прочнее и значительно легче стали. Информация об изготовлении скрученных канатов длиной 10 км опубликована [Популярная механика №2, 2010 г., стр. 42].
Например, кевлар может увеличить удельную прочность маховика на единицу его веса по сравнению со сталью в 20 раз, углепластик в диапазоне от 10 до 20 раз, а углеродные нанотрубки могут увеличить его прочность в 78,7 раз [Богданов К.Ю. Как можно вычислить прочность углеродной нанотрубки. 20 марта 2009, http://www.nanometer.ru/2009/03/19/nanotubes_145296.html].
Технологии изготовления длинных нанотрубок разработаны в Кембриджском университете для изготовления космического лифта для HACA. Для этого нужна гигантская наноконструкция длиной 230 тыс. км. Они разработали новый материал для изготовления нанотрубок, а также нашли способ их многократного соединения вместе, чтобы сформировать длинные отрезки [Нанотрубки для космического лифта. РБК daily, понедельник 26 января 2009 г., №11 (574), стр. 11].
В дальнейшем приводим расчет, по которому скорость вращения можно увеличить, за счет изготовления всех необходимых компонентов из углеродных нанотрубок. Например, компонентов, от которых зависит прочность конструкции, прочность маховиков. И для этого делаем их из углеродных нанотрубок.
Итак, при изготовлении необходимых элементов из углеродных нанотрубок маховики способны выдержать центробежную силу в 78,7 раз больше, чем если бы они были выполнены из стали.
За счет этого удельное содержание энергии на единицу их веса может быть сделано на порядки больше, чем в маховиках, выполненных из стали.
Это позволит дополнительно повысить удельное содержание энергии в рабочем теле, ускоряемом маховиками, по крайней мере, еще в 78,7 раз в квадрате по сравнению с химическим топливом.
Для стального маховика радиусом 0,8 см, вращающегося со скоростью 211000 об/с линейная скорость вращения равна
Без угрозы разрушения центробежными силами скорость может расти пропорционально корню квадратному из радиуса. Значит, при радиусе стального маховика в 100 раз больше, равном 0,8 м, линейную скорость вращения можно увеличить в 10 раз. А именно, до скорости 16,88 км/с.
А удельное содержание энергии можно увеличить в 100 раз.
При этом в соответствии с приведенными выше оценками путем замены стали на синтетические волокна углепластик, кевлар или углеродные нанотрубки скорость вращения маховика можно увеличить в 10 раз, 10-20 раз, в 20 раз или в 78,7 раз, соответственно. При этом удельное содержание энергии на единицу веса маховика можно увеличить на квадрат этих величин.
При этом удельное содержание энергии в стальном маховике при вращении его в вакууме на магнитом подвесе сможет превышать удельное содержание энергии в химическом топливе в 100 раз уже для маховика диаметром 1,6 метра.
При изготовлении маховика из углепластика удельное содержание энергии в таком маховике сможет превысить удельное содержание энергии в химическом топливе в 10000-40000 раз, из кевлара в 40000 раз, а из углеродных нанотрубок и графена еще больше.
Даже имея недостатки, графен остается самым прочным материалом в мире.
13.08.2013, 10:45. Автор: Максим Тарасевич, Материаловедение, Наука и Технологии, Время побеждать. Нетократический медиа ресурс.
http://vrpb.net/graphene-is-the-strongest-material-in-the-world/]
Применяем вакуумную камеру, магнитный подвес или магнитные подшипники и магнитные муфты для передачи вращения, или энергии вращения, переведенной в электричество, из области с воздухом в область с вакуумом и обратно.
Расчеты маховика и литература для расчетов взяты из другого запатентованного изобретения «Инерционный двигатель Богданова (патент РФ №2449170»).
Маховик вместе с вакуумной камерой, магнитными подшипниками, магнитной муфтой, выполненной с возможностью ввода в маховик энергии, преобразования электрической энергии в энергию вращения маховика и обратно энергии вращения в электрическую энергию и с возможностью вывода энергии, может быть выполнен в самолете с электрическим двигателем.
В вакууме маховик разгоняют магнитной муфтой, потом снимают с него энергию. Энергию либо снимают магнитной муфтой путем передачи энергии вращения, либо переводят магнитной муфтой энергию вращения в электрическую энергию, и выводят электрическую энергию по проводам.