Как преодолеть магнитное поле земли

Антигравитация. Магнитная левитация

Левитирующая мышь

Летающая доска. В неё была мышь пьяной

Учёные из НАСА создали магнитное поле достаточной силы, чтобы заставить лабораторную мышь левитировать над поверхностью. Это такой же большой прорыв, как левитирующая доска из фильма Назад в Будущее. Единственная проблема была лишь в том, что мышь была в доску пьяной.

Учёные из лаборатории Реактивной Тяги, Калифорния, создали суперпроводящий магнит, который способен сгенерировать достаточно энергии, чтобы оторвать животное размером с крысу от пола. До этого эксперименты проводились с животными поменьше: лягушками и жуками, это первый раз когда подобный подход заставил оторвать от земли такое большое животное. Магнит выталкивает воду внутри мыши вверх, заставляя её [мышь] парить. (На самом деле не саму воду, а магнитное поле взаимодеуствует с ионами соли (пример исследования) и прочих минералов в крови мышки)

Летающий мыш

Удивительным фактом является то, что созданный магнит, работает при комнатной температуре (Поправка: место, где находится крыса имеет комнатную температуру, а не сам магнит) — такого раньше не удавалось добиться.

Но мышь была «на подъеме» во всех смыслах. Как рассказал исследователь Янминг Ли: «первая мышь стала дергаться, и из-за этого начала вращаться, и так как трение практически отсутствует, она могла вращаться все быстрее и быстрее, что еще больше пугало её. Так что следующей мыши дали успокоительного, и полет ей понравился».

антигравитация
магнитная левитация
магнетизм

WO2014204349A1 — Способ перемещения летательного аппарата — Google Patents

Publication number WO2014204349A1 WO2014204349A1 PCT/RU2014/000405 RU2014000405W WO2014204349A1 WO 2014204349 A1 WO2014204349 A1 WO 2014204349A1 RU 2014000405 W RU2014000405 W RU 2014000405W WO 2014204349 A1 WO2014204349 A1 WO 2014204349A1 Authority WO WIPO (PCT) Prior art keywords aircraft earth magnetic field magnetic shell Prior art date 2013-06-18 Application number PCT/RU2014/000405 Other languages English ( en ) French ( fr ) Inventor Борис Михайлович СОЛОДОВ Original Assignee Solodov Boris Mikhailovich Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.) 2013-06-18 Filing date 2014-05-29 Publication date 2014-12-24 2014-05-29 Application filed by Solodov Boris Mikhailovich filed Critical Solodov Boris Mikhailovich 2014-12-24 Publication of WO2014204349A1 publication Critical patent/WO2014204349A1/ru

Classifications

B — PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
B64 — AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
B64C — AEROPLANES; HELICOPTERS
B64C39/00 — Aircraft not otherwise provided for
B64C39/001 — Flying saucers

Definitions

the invention relates to transport equipment, in particular, to aircraft, and in particular to methods for ensuring the movement of an aircraft.
the current level of technology is characterized by a method and device for holding the aircraft in suspension above a certain point on the earth’s surface, including holding the aircraft by supplying energy from an external energy source and converting it into a force acting on the devices, US patent N ° 5074489, IPC B 64 C 37/02, NKI 244-2, publ. 24.12.1991, Volume 1133, N9 4).
This method provides levitation and movement of the aircraft, allowing the implementation of scientific and technical programs determined by the payload of the aircraft.
a technique is known in the art for a levitation method for an aircraft, including magnetically suspending the device in the Earth’s magnetic field by concentrating the magnetic field and placing it in a superconducting closed shell (see application N2 2012144334/11 of 10.17.2012, MKI B64 C39 / 00, publ. April 27, 2014, Bull. N9 12).
This method provides the levitation of the aircraft, allowing the implementation of scientific and technical programs determined by the payload of such a device.
a technique is known in the art for moving an apparatus such as a magnetoplane, including magnetically suspending the apparatus in a magnetic field from magnetic systems of various designs, and then accelerating and moving the apparatus relative to these magnetic systems (see V.Ya. Kershenbaum, V.E. Falk. Horizons of transport equipment M. Transport, 1988, p. 164-169).
This method provides the levitation of the apparatus — the magnetoplane relative to the magnetic system and allows rapid acceleration and movement of the magnetoplane, and the speed of the magnetoplane is not inferior to aircraft such as helicopters.
a powerful magnet is required here, which must be located either on or near the magnetoplan in the form of a magnetic system.
the movement of such an apparatus is carried out on a rail — an iron strip or a system of magnets, which are reliably and rigidly fixed to the surface of the Earth or above its surface at a height of several meters. Therefore, this method cannot be used for levitation and moving the aircraft at a high altitude above the surface of the Earth.
a technique is known in the art for moving an aircraft, adopted as a prototype, including the interaction of the propeller of an aircraft engine with the external air of a celestial body, for example, the interaction of a helicopter propeller — an aircraft with air and the creation of force on the aircraft moving this aircraft, book Aircraft Engineer Handbook / V.G. Aleksandrov et al. M. Transport, 1973, p. 73-74).
This method has been widely used in technology to create a whole class of aircraft — helicopters, which provide hovering, an analog of levitation, and then the movement of the helicopter.
the present invention solves the problem of ensuring the movement of the aircraft and its levitation above the surface of a celestial body such as the Earth, which leads to the technical result in the form of ensuring the levitation of the aircraft in the Earth’s magnetic field and the possibility of moving this device at high altitude along the magnetic field above the Earth’s surface.
the problem is solved in that in the known method of moving an aircraft, including the interaction of the aircraft with the external environment of the celestial body and the creation of force on this device, the aircraft is raised to the required height by a lifting device, optimally — a helicopter, aerostat, airship, while the aircraft provide a closed shell with a superconductor, in which the Earth’s magnetic field is concentrated in any known manner, after which the aircraft in any known manner They move along the magnetic field lines of the Earth’s field passing simultaneously through the closed envelope of the device and various regions above the surface between the Earth’s magnetic poles, thereby moving the aircraft from the initial region of concentration of the Earth’s magnetic field into the closed shell to the required area of the aircraft above the Earth’s surface.
a lifting device optimally — a helicopter, aerostat, airship
the aircraft provide a closed shell with a superconductor, in which the Earth’s magnetic field is concentrated in any known manner, after which the aircraft in any known manner They move along the magnetic field lines of the Earth’s field passing simultaneously
the lifting device is disconnected from the aircraft and lowered to the Earth’s surface, and the aircraft is moved independently from the initial region to necessary area of the aircraft.
the lifting device is disconnected from the aircraft and lowered to the Earth’s surface, and then the aircraft is connected to a vehicle, optimally a helicopter, an airship that moves the aircraft from the initial region to the required area placement of the aircraft.
the lifting device is used as a vehicle to move the aircraft from the initial region to the required area of the aircraft.
a cargo platform with an engine and fuel supply is attached to the aircraft, optimally an air jet engine, which creates thrust on the aircraft.
the aircraft is lifted to the required height by a lifting device, optimally by a helicopter or an airship, while this device is equipped with a closed shell with a superconductor, providing long-term retention of the magnetic field inside this closed shell.
a lifting device optimally by a helicopter or an airship
this device is equipped with a closed shell with a superconductor, providing long-term retention of the magnetic field inside this closed shell.
the energy of the magnetic field of the external medium of a celestial body is used, for example, the Earth’s magnetic field, which is preliminarily concentrated to obtain large lift forces, that is, magnetic field lines of the Earth’s field are captured and compressed from a large area to a small area in any known manner.
the movement of the apparatus occurs along the magnetic lines of force of the Earth’s field, concentrated and passing through a closed shell and simultaneously passing above the Earth’s surface between its magnetic poles through different regions above the surface.
the closed shell with its end part crushes and compresses the free magnetic field lines of force passing through the concentrated field inside the shell, forcing these free lines to compress and concentrate to the area of the end face of the closed shell and pass inside this shell when the apparatus moves along the field lines of force .
the free field lines of force are automatically concentrated to the area of the shell end face, and after passing this section of lines of force with a moving closed shell of the device, the process of automatic expansion of such section of lines of force lines to a free state (similar to the free state of ini before concentration by the shell).
the aircraft is moved here from the initial area of concentration of the Earth’s magnetic field (into a closed shell) to the required area of the aircraft’s location above the Earth’s surface.
the movement of this apparatus is carried out by any known device and method (optimally — an air jet engine).
the lifting device is disconnected from the aircraft and lowered to the surface of the Earth, and the movement of this device is carried out independently, using the engine located on this device.
the lifting device is disconnected from the aircraft and lowered to the surface of the Earth. After that, the aircraft is connected to the vehicle, optimally — the airship or helicopter (depending on the height above the Earth’s surface), with which they carry out the movement — transportation of the aircraft along the magnetic field lines of the Earth’s field.
the lifting device is also used as a vehicle for moving — transporting the device.
an airship is used simultaneously as a lifting device for lifting the device to the initial area for concentrating the magnetic field, and as a vehicle for moving the device to the required area of the device.
a cargo platform is attached to the aircraft, on which the engine and fuel supply are fixed (fuel tanks), optimally — an air jet engine, which creates traction on the cargo platform and the device, which accelerates and moves this device.
the thrust vector of the engine coincides with the vector of the magnetic field lines of the Earth’s field.
a comparative analysis with the current level of technology shows that the use of concentration of the Earth’s magnetic field provides the ability to move the levitation apparatus from the initial region in which the levitation apparatus is received to the required area of the aircraft’s location above the Earth’s surface, which is ensured by the elements under consideration and manipulations with them.
the claimed method meets the criterion of «novelty.”
a comparison of the parameters and elements of the proposed solution with those known in the art allowed us to conclude that the criterion of «inventive step» is met.
Figure 1 shows the initial position in which the lifting device 1 is connected to an aircraft 2 containing a closed shell 3 (with a superconductor), inside which there is a concentrated magnetic field 4, obtained from the free magnetic field of the Earth 5, located at the required height above the surface Earth 6.
Figure 2 shows the position when moving, in which the aircraft 2 is connected to the vehicle 7 and moving along the magnetic lines of force of the field of the Earth 5 above the surface of the Earth 6.
FIG.3 shows a variant of movement, in which the aircraft 2 is connected to the cargo platform 8, containing the engine 9 and the fuel supply 10, and moving along the magnetic field lines of the field 5 above the surface of the Earth 6.
the aircraft 2 with the help of a lifting device 1 is raised to the required height above the Earth’s surface b, where by any known method the Earth’s free magnetic field is concentrated and field 4 is obtained inside the closed shell 3 (with a superconductor).
the aircraft 2 is moved along the magnetic field lines of the field 5 above the surface of the Earth 6, while options for such a movement are possible.
the aircraft 2 is moved by means of a lifting device 1, which simultaneously acts here as a vehicle for delivery to the desired area of deployment of the aircraft 2 above the surface of the Earth 6.
Fig. 2 shows a variant of the movement of the aircraft 2 by means of a vehicle 7, while the lifting device 1 is lowered to the surface of the Earth 6.
FIG. 3 shows a variant of the movement of the aircraft 2 when the engine 9 is operating (optimally, an air-jet engine) having a spare with fuel 10 located on the cargo platform 8, while the lifting device 1 is lowered to the surface of the Earth 6.
Magnetic flux consists of real threadlike elements called magnetic lines.
Each magnetic line is essentially continuous, that is, it always forms a closed loop.
the magnetic flux as a whole, and in particular, each line included in its composition, always and everywhere represents fundamentally closed contours that have no beginning or end.
Magnetic lines cannot be cut or broken in any way, and the detection of their ends is impossible in any processes occurring in a magnetic field.
the magnetic lines with respect to their mechanical manifestations are really similar to stretched elastic threads and have longitudinal tension along their entire length. The magnitude of the gravitational force of the magnetic lines per unit surface is
the longitudinal force of magnetic lines referred to the surface unit of the normal section of the magnetic flux, is numerically expressed in the same way as the magnetic flux energy, referred to the unit volume.
the Earth is a magnet with 2 poles, with a distance between them of 20 — 21 thousand kilometers.
magnetic lines of force come out of the poles and spread over a wide range of heights, forming the Earth’s magnetosphere.
the captured deformed MPZ concentrated inside the superconducting shell, has a tensile force tending to return the field lines of force to their original position.
this tension force compensates for the gravitational force — the weight of the aircraft, providing, in the best case, full compensation for the weight of the aircraft, and for other options — only partial compensation of the weight of the aircraft — when using the airship as a lift and vehicle, since the airship also has its own lifting force for account shell with gas — helium, moreover, b the ultimate option is enough airship lift to fully compensate for the weight of the aircraft.
Moving aircraft along magnetic lines of force and levitation require reliable placement of the concentrated field in a closed shell and long-term field retention in this shell, and this requires the use of a superconducting material in the shell.
the depth of penetration of a magnetic field into type 1 superconductors does not exceed 100 nm; therefore, it is sufficient to use films from a superconductor 1 . 50 ⁇ m thick deposited on a copper or aluminum foil.
superconductors provide levitation due to a thick layer of a superconductor for a certain time.
a combination of various superconductors is also possible, for example, an NbN film on a niobium or technetium foil.
5c is the area of the receptive surface of the shell.
a shell design option includes a copper or aluminum foil with a thickness of 0.1 . 1 mm, on which superconductor layers are deposited (niobium on the one hand, type 2 alloy on the other) with a total thickness of 1 . 100 ⁇ m . And this foil is enclosed in an airtight shell, and between them there is a gap, a gap, which is a channel for the cooling agent — liquid helium, and the sealed shell is fixed inside the housing.
film heat-shielding can be additionally installed intermediate screens, which reduces heat transfer from the housing to the sealed enclosure.
Selective coatings for structural members may also be used.
the real heat flux is about 0.04-0.06 W per area of 1 m 2 .
the total mass of the superconducting shell together with the cooling system is 900 — 1700 kg, depending on the design perfection of all devices.
the aircraft is necessarily equipped with a parachute system for launching the aircraft in case of an accident.
there is also a power structure made of lightweight high-strength materials, such as carbon plastics, for fastening aircraft systems. Therefore, the total mass of the aircraft design with all systems is 1200 . 2000 kg, and then the levitating aircraft has up to 5000 — 7000 kg 5 — 7 tons of payload.
the capture and deformation of the force lines during the concentration of MPZ allows you to organize the levitation of the aircraft, full (in the best case) or partial (when using the lifting force of the vehicle).
Given the capture of lines of force from a large area and the rather complex nature of the distribution in space of curved lines of force it is mathematically difficult to describe with a simple formula the force of tension of lines of force in space for a given physical case.
the aircraft’s retained mass is in the range from 6000 kg to 8400 kg, that is, up to 70 — 100% of the ideal value of the lifting force F of the magnetic field inside the shell.
the actual retained mass of the aircraft depends on the optimization of the geometric dimensions of the closed shell, as well as on the shape and ratio of the dimensions of the shell, the position of the shell and its geometric elements with respect to the magnetic field obtained by the field geometry inside the shell.
the applied design of the closed shell also affects its perfection and refinement.
This method of concentrating MPZ is completely physically and technically feasible, and is quite applicable. This method is used to organize aircraft levitation in the Earth’s magnetic field (see application N2 2012144334/11, “Aircraft Levitation Method”, MKI B64 C39 / 00, published April 27, 2014, Bull. NQ 12).
the superconducting circuit does not remain on the aircraft, but it is removed and lowered to the surface of the Earth: or together with a lifting device; or separately using a parachute system. That is why the superconducting circuit is not an element of the actual levitating aircraft, it is not included in the design of the aircraft. And the superconducting circuit is only a device of one of the known methods of magnetic field concentration, it is only a very important auxiliary device performing a preliminary field concentration operation and does not affect the payload mass of the levitating aircraft in any way.
the retention of the concentrated MFD inside the shell is guaranteed by the properties of type 1 superconductors, in particular, when the field is concentrated with a value greater than H ° C , the superconductivity is lost and excess field is removed from the shell, with the superconductivity being automatically restored when the field is reduced to the value of HCO and the concentration of the concentrated field is further retained.
Such levitating aircraft provide the necessary conditions for the implementation of scientific and technical programs determined by the payload of the aircraft.
the problem arises of placing the aircraft at any desired observation points.
the necessary levitation region of the aircraft is determined, then the known magnetic field lines determine the passage of magnetic lines of force in space and find the region with normal conditions connected to the necessary region by the configuration of the Earth’s field. And it is in this normal region that the process of concentrating MPZ and obtaining a levitating aircraft is carried out, and such an area with normal conditions becomes the initial region of levitation of the aircraft. And only then with the help of the vehicle’s engines or the aircraft itself, the aircraft is moved from the necessary levitation area with difficult conditions.
a smooth radius edge presses on the magnetic lines of force, causing them to decrease to the size of the shell and pass through this closed shell.
the main structural difference of the edge is a thicker copper foil with a superconductor, up to reinforcing the structural strength due to the use of additional steel foil to absorb the force of impact from the side of the compressible field.
compress the magnetic lines of force when moving the aircraft Physically, this is the process of continuous squeezing and concentration of free MPZ along the entire path of moving the aircraft from the initial region to the required levitation area of the aircraft, and after passing through the shell volume and leaving it, the concentrated flow again expands to the state of free MPZ.
a lifting device can also be used as a vehicle, for example, an airship in the initial area raises the aircraft to the required height and organizes the concentration of the MPZ into the aircraft shell, and then the same airship transports the aircraft to the required aircraft levitation area, and this is very convenient option.
a vehicle and a lifting device can be different technical devices, for example, these are combinations of a balloon — a helicopter, a balloon — an airship, an airplane — an airship, etc.
aircraft can be moved hundreds . thousands of kilometers.
the use of cargo helicopters, to which the aircraft is attached is optimal, while the aircraft can be moved hundreds of kilometers (taking into account the helicopter refueling).
the use of airships as a vehicle is optimal.
the Berkut high-altitude airship is interesting, with a working flight altitude of up to 21 km, while the propulsion system will provide a cruising speed of up to 40 m / s (see Verba and other airships and aerostat complexes. Current state and prospects. Flight, 2008, N ° 5, p. 45-50).
NASA USA
NASA has high-altitude balloons that lift instrumentation weighing 3.6 tons to a height of 37 km. So
the technical level allows you to fix and transport the aircraft with the help of airships along the magnetic field (flight path — using navigation equipment, such as magnetometers, etc.) hundreds to thousands of kilometers from the initial area of the organization of the aircraft levitation to the required area.
the fuel supply is also a limitation.
the speed of movement does not matter much, since the necessary efforts and energy costs to overcome the magnetic resistance are the same for the same length of movement, and they do not depend on the speed of movement along this length.
the aircraft will levitate in the required destination area for a long time (up to several years), therefore, the time it takes to move the aircraft from the initial area (1 hour or 1 day) does not really matter.
the increase in the speed of movement of the aircraft requires an increase in traction and engine power, and this leads to an increase in the mass of the engine systems. Therefore, it is optimal to use various types of WFDs, which are economical at low flight speeds.
the levitating aircraft with a mass of ⁇ 8 t is additionally equipped with a cargo levitating platform with a mass of ⁇ 10 t, where an engine with a fuel supply is installed, which increases the total mass of the aircraft in the initial region up to 18 t.
the cargo the platform is connected to the aircraft, however there is a balloon, and its lifting force holds the cargo platform, where the engine and fuel supply are installed. This option allows, after reaching the required aircraft levitation area, to unhook the cargo platform and send it with a balloon down to the Earth’s surface (this is a complex and non-optimal option, although real).
the proposed method for moving the aircraft provides movement from the initial levitation area to the necessary levitation area of the aircraft, having difficult natural conditions — mountains, ocean, desert, jungle, Antarctica, etc.
the initial region has normal conditions — a plain, developed infrastructure, etc., which greatly facilitates the working conditions for the organization of aircraft levitation.
the proposed method is applicable to the organization of traffic flows between different regions on Earth.

Abstract

Область техники — авиационная техника, в частности, относится к способам перемещения левитирующих аппаратов. Предлагается использовать для перемещения летательного аппарата (2) магнитные силовые линии поля Земли (5), проходящие одновременно через замкнутую оболочку (3) аппарата (2) и различные районы над поверхностью между магнитными полюсами Земли. При этом предварительно летательный аппарат (2) поднимают на требуемую высоту подъемным устройством (1), оптимально — вертолетом, аэростатом, дирижаблем, а сам летательный аппарат (2) снабжают замкнутой оболочкой (3) со сверхпроводником, в которой расположено сконцентрированное магнитное поле (4), которое получают при концентрировании магнитного поля Земли (5) любым известным способом. А перемещение летательного аппарата (2) осуществляют из начального района концентрирования магнитного поля Земли (5) в замкнутую оболочку (3) в необходимый район размещения летательного аппарата (2) над поверхностью Земли (6). Причем перемещение летательного аппарата (2) осуществляют любым известным способом, в частности, с помощью транспортного средства.

Description

Способ перемещения летательного аппарата

Изобретение относится к транспортной технике, в частности, к авиационной технике, а именно — к способам для обеспечения перемещения летательного аппарата.

Существующий уровень техники характеризуется способом и устройством для удерживания летательного аппарата в подвешенном состоянии над определенной точкой земной поверхности, включающим удерживание летательного аппарата за счет подвода энергии от внешнего источника энергии и ее преобразование в силу, воздействующую на аппаратам, патент США N° 5074489, МПК В 64 С 37/02, НКИ 244-2, публ.24.12.1991 г., Том 1133, N9 4 ).

Такой способ обеспечивает левитацию и перемещение летательного аппарата, позволяя осуществлять научно-технические программы, определяемые полезной нагрузкой летательного аппарата.

Однако при этом требуется значительный подвод энергии от внешнего источника, а также ввод устройств, принимающих энергию от такого источника, а затем преобразующих эту энергию в силу тяги на аппарат, а это резко усложняет конструкцию подобных летательных аппаратов.

В технике известен способ левитации летательного аппарата, включающий магнитное подвешивание аппарата в магнитном поле Земли за счет концентрирования магнитного поля и его помещения в сверхпроводящую замкнутую оболочку (см. заявка N2 2012144334/11 от 17.10.2012 г., МКИ В64 С39/00, публ. 27.04. 2014, Бюл. N9 12).

Такой способ обеспечивает левитацию летательного аппарата, позволяя осуществлять научно-технические программы, определяемые полезной нагрузкой такого аппарата.

Однако существует проблема размещения левитирующего аппарата над труднодоступными районами (например, горы, джунгли и т.п.), где сложно организовать концентрирование магнитного поля Земли для левитации летательного аппарата, и не нашедшая своего решения в данном известном способе.

В технике известен способ перемещения аппарата типа магнитоплана, включающий магнитное подвешивание аппарата в магнитном поле от магнитных систем различных конструкций, а затем ускорение и перемещение аппарата относительно этих магнитных систем(см. В.Я. Кершенбаум, В.Э.Фальк. Горизонты транспортной техники. М. Транспорт, 1988, с.164-169).

Такой способ обеспечивает левитацию аппарата — магнитоплана относительно магнитной системы и позволяет осуществлять быстрое ускорение и перемещение магнитоплана, причем по скорости магнитоплан не уступает летательным апппаратам типа вертолетов. Однако здесь для левитации и перемещения магнитоплана требуется мощный магнит, который должен находиться или на самом магнитоплане или вблизи него в виде магнитной системы. Причем перемещение такого аппарата осуществляют по рельсу — железной полосе или системе магнитов, которые надежно и жестко закреплены на поверхности Земли или над ее поверхностью на высоте нескольких метров. Поэтому такой способ невозможно применять для левитации и перемещения летательного аппарата на большой высоте над поверхностью Земли.

В технике известен способ перемещения летательного аппарата, принятый за прототип, включающий взаимодействие винта двигателя летательного аппарата с внешней воздушной средой небесного тела, например, взаимодействие винта вертолета — летательного аппарата с воздухом и создание силы на летательный аппарат, перемещающей этот аппаратам, книгу Справочник авиационного инженера /В.Г.Александров и др. М. Транспорт, 1973, с.73-74).

Такой способ нашел широкое применение в технике для создания целого класса летательных аппаратов — вертолетов, которые обеспечивают и висение, аналог левитации, а затем и перемещение вертолета.

Однако использование воздушной среды из-за резкого падения ее плотности по высоте от поверхности Земли ограничивает возможности способа по высоте левитации (зависания) и перемещения аппарата, а использование двигателя с ограниченным запасом топлива также ограничивает время левитации и перемещения аппарата.

Предлагаемое изобретение решает проблему по обеспечению перемещения летательного аппарата и его левитации над поверхностью небесного тела типа Земли, что приводит к техническому результату в виде обеспечения левитации летательного аппарата в магнитном поле Земли и возможности перемещения этого аппарата на большой высоте по магнитному полю над поверхностью Земли.

Поставленная проблема решается тем, что в известном способе перемещения летательного аппарата, включающем взаимодействие летательного аппарата с внешней средой небесного тела и создание силы на этот аппарат, летательный аппарат поднимают на требуемую высоту подъемным устройством, оптимально — вертолетом, аэростатом, дирижаблем, при этом летательный аппарат снабжают замкнутой оболочкой со сверхпроводником, в которую концентрируют магнитное поле Земли любым известным способом, после чего летательный аппарат любым известным способом перемещают по магнитным силовым линиям поля Земли, проходящим одновременно через замкнутую оболочку аппарата и различные районы над поверхностью между магнитными полюсами Земли, тем самым перемещают летательный аппарат из начального района концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку в необходимый район размещения летательного аппарата над поверхностью Земли.

После окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпроводником подъемное устройство отсоединяют от летательного аппарата и спускают на поверхность Земли, а перемещение летательного аппарата осуществляют самостоятельно из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

После окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпроводником подъемное устройство отсоединяют от летательного аппарата и спускают на поверхность Земли, а затем летательный аппарат соединяют с транспортным средством, оптимально — вертолет, дирижабль, которым осуществляют перемещение летательного аппарата из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

После окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпроводником подъемное устройство используют в качестве транспортного средства для перемещения летательного аппарата из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

К летательному аппарату присоединяют грузовую платформу с двигателем и запасом топлива, оптимально — воздушный реактивный двигатель, которым создают силу тяги на летательный аппарат.

Летательный аппарат поднимают на требуемую высоту подъемным устройством, оптимально — вертолетом или дирижаблем, при этом этот аппарат снабжают замкнутой оболочкой со сверхпроводником, обеспечивающей длительное удержание магнитного поля внутри этой замкнутой оболочки. Здесь используют энергию магнитного поля внешней среды небесного тела, например, магнитное поле Земли, которое предварительно для получения большой подъемной силы концентрируют, то есть охватывают и сжимают магнитные силовые линии поля Земли с большой площади в малую площадь любым известным способом. И такое деформированное и сконцентрированное поле заключают в замкнутую оболочку со сверхпроводником ( слоем сверхпроводящего материала), который в силу полного эффекта Мейснера выталкивает магнитное поле из объема сверхпроводника. Поэтому заключенное в замкнутую оболочку сконцентрированное поле Земли удерживается внутри этой оболочки, причем длительное время, создавая при этом подъемную силу, которая позволяет оболочке вместе с летательным аппаратом удерживаться на месте, левитировать в магнитном поле Земли. Однако периодически необходимо перемещать летательный аппарат в другие районы над поверхностью Земли. И здесь перемещение аппарата (вектор скорости движения) происходит по магнитным силовым линиям поля Земли, сконцентрированным и проходящим через замкнутую оболочку и одновременно проходящим над поверхностью Земли между его магнитными полюсами через различные районы над поверхностью. При этом перемещении аппарата замкнутая оболочка своей торцовой частью сминает и сжимает свободные магнитные силовые линии поля, проходящие через область сконцентрированного поля внутри оболочки, заставляя эти свободные линии сжаться и сконцентрироваться до площади торца замкнутой оболочки и пройти внутри этой оболочки при движении аппарата по силовым линиям поля. Иначе, при движении аппарата происходит автоматическое концентрирование свободных силовых линий поля до площади торца оболочки, а после прохождения этого участка силовых линий движущейся замкнутой облочкой аппарата идет процесс автоматического расширения такого участка силовых линий до свободного состояния (аналогичного свободному состоянию иний перед концентрированием оболочкой). Тем самым, здесь осуществляют перемещение летательного аппарата из начального района концентрирования магнитного поля Земли (в замкнутую оболочку) в необходимый район размещения летательного аппарата над поверхностью Земли. При этом перемещение этого аппарата осуществляют любым известным устройством и способом (оптимально — воздушный реактивный двигатель).

После окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку подъемное устройство отсоединяют от летательного аппарата и спускают на поверхность Земли. После этого летательный аппарат соединяют с транспортным средством, оптимально — дирижабль или вертолет (в зависимости от высоты над поверхностью Земли), которым и осуществляют перемещение — транспортировку летательного аппарат по магнитным силовым линиям поля Земли.

После окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку подъемное устройство используют также и в качестве транспортного средства для перемещения — транспортировки аппарата. Например, дирижабль используют одновременно и в качестве подъемного устройства для подъема аппарата в начальный район для концентрирования магнитного поля, и в качестве транспортного средства для перемещения аппарата в необходимый район размещения аппарата.

К летательному аппарату присоединяют грузовую платформу, на которой закреплен двигатель и запас топлива (баки с топливом), оптимально — воздушный реактивный двигатель, которым создают силу тяги на грузовую платформу и аппарат, которой ускоряют и перемещают этот аппарат. При этом вектор силы тяги двигателя совпадает с вектором магнитных силовых линий поля Земли.

Сравнительный анализ с существующим уровнем техники показывает, что использование концентрирования магнитного поля Земли обеспечивает возможность перемещения левитирующего аппарата из начального района, в котором получают левитирующий аппарат, в необходимый район размещения летательного аппарата над поверхностью Земли, что обеспечивается с помощью рассматриваемых элементов и манипуляций с ними. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию «новизны». Также сравнение параметров и элементов заявляемого решения с известными в данной области техники позволило сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень». Кроме того, все применяемые элементы соответствуют современному уровню техники, а само магнитное поле Земли занимает все пространство над поверхностью Земли, поэтому подобный способ реализуем в любом месте и районе Земли, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость». Предложенный способ перемещения летательного аппарата поясняется рисунками на фиг.1, фиг.2 и фиг.З.

На фиг.1 изображено начальное положение, при котором подъемное устройство 1 соединено с летательным аппаратом 2, содержащим замкнутую оболочку 3 (со сверхпроводником), внутри которой расположено сконцентрированное магнитное поле 4, полученное из свободного магнитного поля Земли 5, расположенные на требуемой высоте над поверхнстью Земли 6.

На фиг.2 изображено положение при перемещении, при котором летательный аппарат 2 соединен с транспортным средством 7 и движущиеся по магнитным силовым линиям поля Земли 5 над поверхностью Земли 6.

На фиг.З изображен вариант перемещения, при котором летательный аппарат 2 соединен с грузовой платформой 8, содержащей двигатель 9 и запас топлива 10, и движущиеся по магнитным силовым линиям поля 5 над поверхностью Земли 6.

При работе летательный аппарат 2 с помощью подъемного устройства 1 поднимают на требуемую высоту над поверхностью Земли б, где любым известным способом свободное магнитное поле Земли концентрируют и получают поле 4 внутри замкнутой оболочки 3 (со сверхпроводником). После этого летательный аппарат 2 перемещают по магнитным силовым линиям поля 5 над поверхностью Земли 6, при этом возможны варианты осуществления такого перемещения. На фиг.1 летательный аппарат 2 перемещают с помощью подъемного устройства 1, выступающего здесь одновременно и в качестве транспортного средства для доставки в необходимый район размещения летательного аппарата 2 над поверхностью Земли 6. На фиг.2 изображен вариант перемещения летательного аппарата 2 с помощью транспортного средства 7, при этом подъемное устройство 1 спускают на поверхность Земли 6. На фиг.З изображен вариант перемещения летательного аппарата 2 при работе двигателя 9 (оптимально — воздушно-реактивный двигатель), имеющего запас топлива 10, расположенные на грузовой платформе 8, при этом подъемное устройство 1 спускают на поверхность Земли 6.

Вариант осуществления изобретения.

Рассмотрим возможность перемещения летательного аппарата (далее -ЛА) по магнитному полю Земли. Коротко отметим основные свойства магнитного поля.

Магнитный поток состоит из реально существующих нитеобразных элементов, называемых магнитными линиями. Каждая магнитная линия принципиально непрерывна, то есть всегда образует замкнутый контур. Магнитный поток в целом и в частности — каждая входящая в его состав линия, всегда и везде представляют собою принципиально замкнутые контуры, не имеющие ни начала, ни конца. Магнитные линии никоим способом не могут быть разрезаны или разорваны, и обнаружение их концов невозможно ни в каких процессах, происходящих в магнитном поле. При этом магнитные линии в отношении их механических проявлений действительно аналогичны растянутым упругим нитям и обладают продольным тяжением по всей своей длине. Величина силы тяжения магнитных линий, отнесенной к единице поверхности, составляет

/’ = В И/2 = μ Н 2 /2 = В 2 /2μ (СГС ) (1)

Иначе, сила продольного тяжения магнитных линий, отнесенная к единице поверхности нормального сечения магнитного потока, численно выражается так же, как энергия магнитного потока, отнесенная к единице объема.

Сразу отметим, что магнитный поток, сцепляющийся с некоторым контуром, полностью состоящим из сверхпроводника, неизменно сохраняет свою величину и не может быть изменен никакими физическими воздействиями. Иначе, пучок магнитных линий, охватываемый сверхпроводящим контуром, как бы сковывается, и число магнитных линий в этом пучке сохраняется всегда одно и то же, то есть имеем магнитный поток Фо , причем для сверхпроводящего контура всегда Фо = const.

Известно, что Земля является магнитом, имеющим 2 полюса, при расстоянии между ними 20 — 21 тысячи километров. При этом магнитные силовые линии выходят из полюсов и распространяются на большой диапазон высот, образуя магнитосферу Земли. Таким образом, именно из полюсов выходят магнитные силовые линии, которые проходят через все пространство и высоты над поверхностью Земли, через любые возможные районы левитации ЛА и возможные перемещения ЛА по этим магнитным силовым линиям между полюсами.

Подчеркнем, что для магнитных систем полностью выполняется теория подобия, позволяющая рассчитать вариант любой магнитной системы, отличающейся от известных лишь масштабом. В частности, геометрически подобные магниты имеют поля одинаковой конфигурации, если картина поля в теле магнита у них одинакова. Также, при увеличении всех размеров магнита в п раз напряженности полей в соответствующих точках остаются без изменения, а магнитный поток возрастает в п 2 раз. Теория подобия магнитных систем позволяет спокойно относиться к сверхкрупным магнитным системам, к оценкам их характеристик.

Известно, что в экспериментальной физике применяют магнитные насосы для повышения величины магнитного поля путем концентрирования магнитных силовых линий слабого поля магнита — донора. Однако с физической точки зрения и Земля — точно такой же магнит, отличающийся лишь большими размерами. Поэтому нет никаких физических ограничений на концентрирование свободного магнитного поля Земли (далее -МПЗ). Конечно, МПЗ достаточно мало, поэтому требуется концентрация земного поля с больших площадей, однако это реально и физически и технически (разница лишь в масштабах конструкций).

Таким образом, здесь захваченное деформированное МПЗ, сконцентрированное внутри сверхпроводящей оболочки, имеет силу натяжения, стремящуюся вернуть силовые линии поля в исходное положение. И эта сила натяжения компенсирует силу гравитации — вес ЛА, обеспечивая в оптимальном варианте полную компенсацию веса ЛА, а для других вариантов — только частичную компенсацию веса ЛА — при использования дирижабля в качестве подъемного и транспортного средства, так как дирижабль также имеет свою подъемную силу за счет оболочки с газом — гелием, более того, б предельный вариант — достаточно подъемной силы дирижабля для полной компенсации веса ЛА.

Перемещение ЛА по магнитным силовым линиям и левитация (полная или частичная) требуют надежного помещения сконцентрированного поля в замкнутую оболочку и длительного удержания поля в этой оболочке, а это требует применения сверхпроводящего материала в оболочке.

Глубина проникновения магнитного поля в сверхпроводники 1 рода не превышает 100 нм, поэтому достаточно применения пленок из сверхпроводника толщиной 1. 50 мкм, нанесенных на фольгу из меди или алюминия. Из сверхпроводников, обеспечивающих полный эффект Мейснера наиболее оптимальны ниобий с критической температурой 7с=9,3 К и критическим полем Нсо = 1980 э; технеций с величиной Т_с = 7,8 К и с Н_Со = 1410 э. Однако возможно использование сверхпроводников, в которых нет полного эффекта Мейснера во всем диапазоне до критического поля (полный эффект Мейснера только на части диапазона магнитного поля), зато они имеют высокую критическую температуру — до 20. 23,2 К. И такие сверхпроводники обеспечивают левитацию за счет толстого слоя сверхпроводника в течение определенного времени. Возможно и сочетание различных сверхпроводников, например, пленка NbN на фольге из ниобия или технеция.

Однако здесь рассмотрим вариант традиционных сверхпроводников, сочетания разных типов, например, интересно сочетание слоя ниобия или технеция со слоем (многожильной лентой; покрытием) сплава 2 рода. Учитывая необходимость надежной длительной работы замкнутой оболочки, принимаем, что среднее рабочее поле внутри замкнутой оболочки равно Нмо = 1000 э = 8 10 4 А/м. При этом среднее давление сконцентрированного поля внутри оболочки Рмо — 4 10 3 Н/м 2 , а плотность энергии такого поля \л/мо = 4 10 3 Дж/м 3 . Отметим, что выбор абсолютных значений площади оболочки зависит от реализуемых задач и определяется конкретными конструкциями левитирующего ЛА.

Идеальная подъемная сила:
F = PMO S_B (2) где Рмо — давление сконцентрированного магнитного поля;
5в — площадь воспринимающей поверхности оболочки.

Например, при S_S = 10 м 2 имеем величину F = 4 10 4 Н, что соответствует весу ЛА с массой 4 10 3 кг = 4 т, а для S_B = 100 м 2 имеем F — 4 10 5 Н, что соответствует весу Л А с массой 4 10 4 кг = 40 т.

Конструкция оболочки аналогична известным сверхпроводящим устройствам, с их требованиями к материалам и теплозащите. Например, вариант конструкции оболочки включает фольгу из меди или алюминия с толщиной 0,1. 1 мм, на которую нанесены слои сверхпроводника (с одной стороны — ниобий, с другой — сплав 2 рода) с общей толщиной 1. 100 мкм. И эта фольга заключена в герметичную оболочку, и между ними имеется зазор, щель, являющаяся каналом для охлаждающего агента — жидкого гелия, причем герметичная оболочка закреплена внутри корпуса. Причем между поверхностями герметичной оболочки и корпуса оптимально создать вакуум, а также могут быть дополнительно установлены пленочные теплозащитные промежуточные экраны, что уменьшает теплопередачу от корпуса к герметичной оболочке. Также могут быть использованы селективные покрытия для элементов конструкций. При этом реальный тепловой поток составляет порядка 0,04 -0,06 Вт на площадь 1 м 2 .

Оценка средней массы 1 м 2 оболочки, включая корпус из фольги с толщиной 0,5 мм, теплозащитных экранов, с учетом слоя гелия в 5 -8 мм, средняя масса порядка 8 кг на 1 м 2 . Учитывая разброс применяемых конструкторских решений, материалов и технологических возможностей производства, реальная масса замкнутой оболочки в диапазоне 5. 15 кг на площадь оболочки в 1 м .

Для примера рассмотрим замкнутую оболочку с общей площадью So = 50 м 2 . Принимаем эту оболочку в виде прямоугольной трубы с двумя параллельными длинными сторонами а = 6м (длина) и шириной оболочки с = 3,5 м при боковых стенках с высотой b ~ 1,2 м. Со стороны торцов с площадью а х b эта замкнутая полость открыта для свободного размещения силовых линий МПЗ. Такая конструкция соответствует площади воспринимающей поверхности SB = 21 м 2 (равно а х с), тогда идеальная подъемная сила F = 8,4 10 4 Н, что соответствует левитации ЛА с массой до 8,4 10 3 кг = 8,4 т.

Для такой оболочки ее масса равна 300 — 750 кг, из них до 50 кг — жидкий гелий. При этом тепловой поток к оболочке со сверхпроводником составляет Qn 2 Вт. Для такого теплового потока 50 кг жидкого гелия обеспечивают охлаждение оболочки в течение от 15 до 40 суток. Поэтому на ЛА дополнительно может быть установлена теплоизолированная емкость с запасами жидкого гелия, например, 500 кг хватит на 3. 9 месяцев. И по окончании этого запаса гелия на ЛА доставляют новую емкость с новым запасом гелия. Однако для длительной левитации ЛА более перспективно применение охлаждения с помощью холодильной машины, которых в настоящее время имеется несколько разновидностей. Для холодильной машины мощностью 2,1 Вт на температуру ~ 4,5 К потребляемая мощность подобных установок 3 — 3,5 кВт при массе 250 — 400 кг, в зависимости от совершенства конструкции и применяемых материалов.

Итак, для общей площади оболочки So = 50 м 2 общая масса сверхпроводящей оболочки вместе с системой охлаждения, включающей или емкость с запасом жидкого гелия, или холодильную машину с системой энергопитания, составляет 900 — 1700 кг, в зависимости от конструктивного совершенства всех устройств. Сразу отметим, что ЛА в обязательном порядке снабжается парашютной системой для спуска ЛА в случае аварии. Кроме того, имеется и силовая конструкция из легких высокопрочных материалов, типа углепластиков, для крепления систем ЛА. Поэтому общая масса конструкции ЛА со всеми системами составляет 1200. 2000 кг, и тогда левитирующий ЛА имеет до 5000 — 7000 кг = 5 — 7 т полезной нагрузки.

Таким образом, захват и деформирование силовых линий при концентрировании МПЗ позволяет организовать левитацию ЛА, полную (в оптимальном варианте) или частичную (при использовании подъемной силы транспортного средства). Учитывая захват силовых линий с большой площади и достаточно сложный характер распределения в пространстве искривленных силовых линий, математически сложно описать простой формулой силу натяжения силовых линий в пространстве для данного физического случая. Однако в первом приближении можно оценить силы по градиенту давления магнитного поля, в частности, по среднему полю с давлением Р_мо (более точная формула лишь уточнит немного величины сил, но их уровень будет близок к оценке по среднему полю). И учитывая оценочный характер этих физических расчетов, в реальности удерживаемая масса ЛА в диапазоне от 6000 кг до 8400 кг, то есть до 70 — 100 % от идеальной величины подъемной силы F магнитного поля внутри оболочки.

Естественно, реальная удерживаемая масса ЛА зависит от оптимизации геометрических размеров замкнутой оболочки, а также от формы и соотношения размеров оболочки, положения оболочки и ее геометрических элементов относительно МПЗ, полученной геометрии поля внутри оболочки. Влияет и применяемая конструкция замкнутой оболочки, ее совершенство и отработанность.

Подчеркнем, что для концентрирования МПЗ принципиально можно использовать различные конструкции на основе физических методов, известных и применяемых в технике и экспериментальной физике.

Отметим известное техническое решение по способу получения магнитного поля, в котором концентрируют МПЗ с помощью сверхпроводящего контура, после чего замкнутой оболочкой охватывают это сконцентрированное поле и затем заключают его внутри этой замкнутой оболочки в сверхпроводящем состоянии. При этом процесс концентрирования выполняют сверхпроводящим контуром, которым охватывают магнитные силовые линии свободного МПЗ и затем сжимают, уменьшая площадь и объем пространства, занимаемые этим полем, а после концентрирования и заключения поля в оболочку этот контур выводят из состояния сверхпроводимости и удаляют (см. заявку N2 98104859/09,МКИ Н 02 К 55/00, опубл. 10.02.2000, БИ N2 4). Такой способ концентрирования МПЗ полностью реален физически и технически, и вполне применим. Именно этот способ применен для организации левитации летательного аппарата в магнитном поле Земли (см. заявка N2 2012144334/11, «Способ левитации летательного аппарата», МКИ В64 С39/00, опубл. 27.04.2014, Бюл. NQ 12).

Подчеркнем, что после окончания концентрирования поля сверхпроводящий контур не остается на ЛА, а его удаляют и опускают на поверхность Земли: или вместе с подъемным устройством; или отдельно с помощью парашютной системы. Именно поэтому сверхпроводящий контур не является элементом собственно левитирующего ЛА, не входит в конструкцию ЛА. И сверхпроводящий контур является лишь устройством одного из известных методов концентрирования магнитного поля, является лишь очень важным вспомогательным устройством, осуществляющим предварительную операцию по концентрированию поля и никак не влияет на массу полезной нагрузки левитирующего ЛА.

Возможен и другой способ организации левитации аппарата за счет спуска аппарата и концентрирования магнитного поля при спуске (см. заявка N2 2012144333/11, «Устройство для обеспечения левитации аппарата и способ для его осуществления», МКИ В64 С39/00, опубл. 27.04.2014, Бюл. N9 12).

Удержание сконцентрированного МПЗ внутри оболочки гарантируется свойствами сверхпроводников 1 рода, в частности, при концентрировании поля с величиной больше Н_Со происходит потеря сверхпроводимости и удаление излишков поля из оболочки, с автоматическим восстановлением сверхпроводимости при уменьшении поля до величины Нсо и дальнейшего удержания сконцентрированного поля.

Таким образом, известные в физике и технике методы и конструкции позволяют концентрировать МПЗ, а также создавать левитирующие ЛА в магнитном поле Земли.

Подобные левитирующие ЛА обеспечивают необходимые условия для выполнения научно-технических программ, определяемых полезной нагрузкой ЛА. Однако здесь встает задача размещения ЛА в любых требуемых точках наблюдения. И здесь возникают сложные проблемы, связанные с размещением ЛА над районами со сложными или суровыми условиями — над Арктикой, Антарктидой, джунгли, горы, океан и т.п., так как надо совершать экспедиции в эти сложные районы и уже там осуществлять процесс концентрирования МПЗ и совершать другие необходимые операции для получения левитирующего ЛА.

Именно для упрощения доставки ЛА в необходимый район левитации и применим предлагаемый способ по перемещению ЛА. И здесь определяют необходимый район левитации ЛА, затем по известной конфигурации МПЗ определяют прохождение магнитных силовых линий в пространстве и находят район с нормальными условиями, соединенный с необходимым районом конфигурацией поля Земли. И именно в этом нормальном районе осуществляют процесс концентрирования МПЗ и получение левитирующего ЛА, и такой район с нормальными условиями становится начальным районом левитации ЛА. И лишь затем с помощью двигателей транспортного средства или самого ЛА перемещают ЛА с необходимый район левитации с тяжелыми условиями.

Рассмотрим перемещение ЛА по магнитным силовым линиям поля. Левитирующие ЛА оказываются в магнитной «яме» между 2-мя расширяющимися магнитными потоками МПЗ, выходящими с обеих торцов замкнутой оболочки. Поэтому для перемещения ЛА должен преодолевать магнитное сопротивление такого потока МПЗ. И для движения ЛА сдавливают силовые магнитные линии, выходящие из замкнутой оболочки. Для плавного сдавливания применяют переднюю кромку оболочки, представляющую собой плавное радиусное закругление из сверхпроводника (с радиусом 0,01. 1 м), конструктивно аналогичное герметичной оболочке со сверхпроводником, а как оптимальный вариант конструкции — является продолжением герметичной оболочки. И здесь плавная радиусная кромка надавливает на магнитные силовые линии, заставляя их уменьшаться до размеров оболочки и проходить сквозь эту замкнутую оболочку. Основное конструктивное отличие кромки — более толстая медная фольга со сверхпроводником, вплоть до усиления прочности конструкции за счет применения дополнительной стальной фольги для восприятия силы воздействия со стороны сжимаемого поля. Естественно, возможны и другие конструкции, сдавливающие магнитные силовые линии при перемещении ЛА. Физически это процесс непрерывного сдавливания и концентрирования свободного МПЗ на всем пути перемещения ЛА из начального района в требуемый район левитации ЛА, при этом после прохождения объема оболочки и выхода из нее сконцентрированный поток снова расширяется до состояния свободного МПЗ.

Замкнутая оболочка с сечением а х Ь имеет площадь величиной So = 7,2 м 2 при среднем давлении поля Рмо = 4 10 3 Н/м 2 , тогда теоретически (в первом приближении) получаем магнитное сопротивление перемещению ЛА

FCM — PMO SO (3) и подставляя данные, получаем FCM ~ 29 10 3 Н = 29 кН = 2900 кгс. Таким образом, для преодоления магнитного сопротивления и ухода из магнитной «ямы», а также для получения равномерного медленного движения ЛА его двигатель имеет силу тяги Ид больше 29 кН = 2900 кгс = 2,9 т. Для быстрого движения Л А необходимо иметь более высокую силу тяги, вплоть до 50. 100 кН, и это реальная сила тяги для современных двигателей.

Выбор типа двигателя определяется конкретными требованиями к дальности полета и массе ЛА, также конкретными конструкторскими решениями разработчиков. Однако отметим, что полет в верхних слоях атмосферы позволяет использовать воздух в качестве компонента топлива, то есть применить существующие воздушно-реактивные двигатели (сокращенно — ВРД) разных типов.

Технически возможны разные варианты сочетания ЛА и транспортного средства для обеспечения перемещения ЛА в необходимый район.

Для варианта использования транспортного средства с прикрепленным к нему ЛА ограничением дальности перемещения является лишь запас топлива на транспортном средстве. Подчеркнем, что принципиально в качестве транспортного средства можно использовать и подъемное устройство, например, дирижабль в начальном районе поднимает ЛА на необходимую высоту и организует концентрирование МПЗ в оболочку ЛА, а затем этот же дирижабль транспортирует ЛА в необходимый район левитации ЛА, и это очень удобный вариант. Однако в общем случае транспортное средство и подъемное устройство могут быть разными техническими устройствами, например, это сочетания аэростат — вертолет, аэростат — дирижабль, самолет — дирижабль и т.п. При полете транспортного средства, используя экономичные режимы полета, достижимо перемещение ЛА на сотни. тысячи километров. Для ЛА, левитирующего на высоте 1. 3 км, оптимально использование грузовых вертолетов, к которым крепится ЛА, при этом достижимо перемещение ЛА на сотни километров (с учетом дозаправки вертолета топливом). Для ЛА, левитирующего на высоте 3. 25 км, оптимально использование дирижаблей в качестве транспортного средства. Например, интересен высотный дирижабль «Беркут», с рабочей высотой полета до 21 км, при этом двигательная установка обеспечит крейсерскую скорость до 40 м/с (см. ст. Верба и др. Дирижабли и аэростатные комплексы. Современное состояние и перспективы. Полет, 2008, N° 5, с.45-50). Отметим, что NASA (США) имеет высотные аэростаты, поднимающие приборное оборудование массой 3,6 т на высоту 37 км. Таким образом, технический уровень позволяет закрепить и транспортировать ЛА с помощью дирижаблей по магнитному полю (траектория полета — с использованием навигационной техники, типа магнитометров и т.п.)на сотни- тысячи километров от начального района организации левитации ЛА в необходимый район.

Для варианта перемещения ЛА с помощью двигателя (с запасом топлива), установленного на самом ЛА, ограничением также является запас топлива. Подчеркнем, что при перемещении ЛА скорость движения не имеет большого значения, так как необходимые усилия и затраты энергии на преодоление магнитного сопротивления одинаковы при одинаковой длине перемещения, и они не зависят от скорости перемещения на этой длине. Более того, подразумевается, что ЛА будет левитировать в необходимом районе назначения длительное время (вплоть до нескольких лет), поэтому не имеет особого значения время перемещения ЛА из начального района ( 1 час или 1 день). Причем увеличение скорости перемещения ЛА требует увеличения силы тяги и мощности двигателя, а это приводит к увеличению массы систем двигателя. Поэтому здесь оптимально использование различных типов ВРД, экономичных на малых скоростях полета.

Здесь возможны 2 варианта, и в первом варианте левитирующий ЛА с массой ~ 8 т дополнительно снабжается грузовой левитирующей платформой с массой ~ 10 т, где установлены двигатель с запасом топлива, что увеличивает общую массу ЛА в начальном районе до 18 т. Во втором варианте грузовая платформа соединена с ЛА, однако имеется аэростат, и его подъемная сила удерживает грузовую платформу, где установлены двигатель и запас Топлива. Этот вариант позволяет после достижения необходимого района левитации ЛА отцепить грузовую платформу и отправить ее с помощью аэростата вниз, к поверхности Земли (это сложный и неоптимальный вариант, хотя и реальный).

Рассмотрим для оценки параметров первый вариант с платформой массой 10 т. Принимаем силу тяги Иду = 70 кН, при магнитном сопротивлении FCM = 29 кН. Современные авиационные ВРД имеют удельный вес удв до 0,15, при стартовом удельном расходе топлива Суд ~ 0,5 кгс/кгс ч и лобовой тяге Рлов = 4000. 7000 кгс/м 2 . Тогда масса двигателя (на грузовой платформе) составит ~ 1000 кг, при площади воздухозаборника ~ 1 м 2 и часовом раходе топлива (керосина) до 3500 кг/час (это средний по параметрам авиационный ВРД). Тогда при запасе топлива (керосина) до 8000. 8500 кг получаем работу двигателя в течении 2,3. 2,5 часа, что дает перемещение ЛА (с грузовой платформой) на расстояние 100. 1000 км (в зависимости от метода оценки). В случае использования более эффективного топлива, например, жидкого водорода (и ВРД на водороде) перемещение ЛА увеличивается в 1,5 — 2 раза.

Отметим и возможность использования других типов двигателей, например, использующих взаимодействие со сконцентрированным магнитным полем, аналогичных двигателям магнитопланов, известных в современной технике. При этом на грузовой платформе помещают такой магнитный двигатель и источник питания (электростанция на топливе воздух-керосин и т.п.). Однако сейчас это лишь перспективный тип двигателя, мало разработанный по сравнению с многочисленными ВРД разных типов. В необходимом районе левитации грузовая платформа с двигателем после израсходования топлива имеет массу до 1500 кг, что увеличивает общую массу вместе с ЛА до уровня 9,5 т, при последующей длительной левитации ЛА. Однако здесь грузовая платформа является лишь балластом, и оптимально отсоединить и сбросить на поверхность Земли этот балласт. Для варианта с аэростатом достаточно отсоединить платформу от ЛА и аэростат унесет платформу от ЛА. Для варианта с левитирующей грузовой платформой необходимо отсоединить платформу от ЛА и отогнать платформу на некоторое расстояние (2. 10 м), затем вывести из состояния сверхпроводимости узлы конструкции платформы, тем самым освободив сконцентрированное поле Земли, поддерживающее левитацию грузовой платформы, и после этого эта платформа просто упадет на поверхность Земли, что вполне допустимо в случае безлюдного района под левитирующим ЛА (над морем, над пустынями, горами и т.п.).

Подчеркнем, что эта оценка дает уровень и порядок величин, полностью доказывая реальность обеспечения перемещения ЛА с помощью современных двигателей, а реальные полеты лишь уточнят параметры такого перемещения. Таким образом, можно использовать различные схемы перемещения ЛА, как с помощью внешнего транспортного средства (в том числе и выполняющего сначала функцию подъемного устройства), так и с помощью автономного двигателя на самом ЛА или на грузовой платформе (оптимальный вариант), включая и вариант использования аэростата для удерживания такой платформы. При этом дальность перемещения зависит от запаса топлива для двигателя на транспортном средстве или грузовой платформе, а также возможности дозаправки в воздухе топливом для двигателя, и величина перемещения ЛА может достигать тысяч километров до высоты 15. 25 км.

Отметим, что принципиально такой способ перемещения ЛА по магнитному полю применим и для любых высот левитации в магнитосфере Земли. Однако на высотах более 30 км с малым атмосферным давлением воздуха и малой скорости перемещения ЛА применим лишь вариант автономного ракетного двигателя (типа топлива керосин плюс жидкий кислород) на грузовой платформе. И в силу достаточно низкой удельной тяги для варианта грузовой платформы массой 10 т получаем время работы ракетного двигателя до 400 — 430 сек (ежесекундный расход до 20 кг/с), что уменьшает длину перемещения ЛА на порядок по сравнению с вариантом ВРД. Иначе, такой способ технически применим и для больших высот, вплоть до сотен-тысяч километров, однако при этом ракетный двигатель ограничивает возможности по длине перемещения ЛА.

Заметим, что технически для варианта с автономным ВРД на грузовой платформе возможна организация транспортных потоков грузов (здесь ЛА — грузовик) между различными районами на поверхности Земли. Однако отметим, что здесь имеются серьезные ограничения по подъемной силе, и трудно представить ЛА массой в сотни тонн перемещающимся по МПЗ; кроме того, здесь перемещение только по магнитным силовым линиям МРЗ, что резко ограничивает эксплуатационные возможности такого способа. Однако технически возможна организация транспортных потоков в ограниченных масштабах (например, доставка грузов на постоянно левитирующие ЛА, или на научные станции в Антарктиде и т.п.), даже с учетом ограничений.

Таким образом, предложенный способ перемещения ЛА обеспечивает перемещение из начального района левитации в необходимый район левитации ЛА, имеющий сложные природные условия — горы, океан, пустыня, джунгли, Антарктида и т.д. При этом начальный район имеет нормальные условия — равнина, развитая инфраструктура и т.п., что резко облегчает условия работы для организации левитации ЛА. А принципиально, в ограниченных масштабах предложенный способ применим и для организации транспортных потоков между различными районами на Земле.

Итак, предложенный способ перемещения летательного аппарата по магнитным силовым силовым линиям поля Земли полностью реален для современного уровня промышленности, соответствуя требованию «промышленной применимости», и найдет применение в технике, прежде всего — авиационной, обеспечивая необходимые условия для выполнения различных научно-технических программ, осуществляемых левитирующим летательным аппаратом.

Claims

Формула изобретения

1. Способ перемещения летательного аппарата, включающий взаимодействие летательного аппарата с внешней средой небесного тела и создание силы на этот аппарат, отличающийся тем, что летательный аппарат поднимают на требуемую высоту подъемным устройством, оптимально — вертолетом, аэростатом, дирижаблем, при этом летательный аппарат снабжают замкнутой оболочкой со сверхпроводником, в которую концентрируют магнитное поле Земли любым известным способом, после чего летательный аппарат любым известным способом перемещают по магнитным силовым линиям поля Земли, проходящим одновременно через замкнутую оболочку аппарата и различные районы над поверхностью между магнитными полюсами Земли, тем самым перемещают летательный аппарат из начального района концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку в необходимый район размещения летательного аппарата над поверхностью Земли.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания процесса концентри -рования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпроводником подъемное устройство отсоединяют от летательного аппарата и спускают на поверхность Земли, а перемещение летательного аппарата осуществляют само- стоятельно из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпроводником подъемное устройство отсоединяют от летательного аппарата и спускают на поверхность Земли, а затем летательный аппарат соединяют с транспортным средством, оптимально — вертолет, дирижабль, которым осуществляют перемещение летательного аппарата из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания процесса концентрирования магнитного поля Земли в замкнутую оболочку со сверхпро — водником подъемное устройство используют в качестве транспортного средства для перемещения летательного аппарата из начального района в необходимый район размещения летательного аппарата.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что к летательному аппарату присоединяют грузовую платформу с двигателем и запасом топлива, оптимально — воздушный реактивный двигатель, которым создают силу тяги на летательный аппарат.

PCT/RU2014/000405 2013-06-18 2014-05-29 Способ перемещения летательного аппарата WO2014204349A1 ( ru )

Applications Claiming Priority (2)

Application Number	Priority Date	Filing Date	Title
RU2013127706	2013-06-18
RU2013127706/11A RU2013127706A ( ru )	2013-06-18	2013-06-18	Способ перемещения летательного аппарата

Publications (1)

Publication Number	Publication Date
WO2014204349A1 true WO2014204349A1 ( ru )	2014-12-24

Голова болит, суставы ноют: терапевт рассказала, как снизить зависимость от магнитных бурь

Повышенную геомагнитную активность прогнозируют специалисты на ближайшие месяцы. Это связано со вспышками на Солнце, которые влияют на события, происходящие на Земле. В том числе, провоцируют те самые магнитные бури, которые, как считается, вызывают мигрень и боль в суставах. Рассказываем, как справиться с головной болью и другими недугами при магнитных бурях.

Суть магнитных бурь

Геомагнитные бури возникают из-за воздействия солнечного ветра на магнитное поле Земли. Если говорить подробнее, поток заряженных частиц, выброшенных из Солнца, движутся со скоростью около 400 километров в секунду и могут проникнуть в магнитное поле Земли.

Когда солнечный ветер и магнитное поле встречаются, создается магнитосфера, защищающая Землю от заряженных Солнцем частиц. Иными словами она защищает планету от солнечных выбросов. Если их скорость особенно сильная или у них определенное направление, они могут проникнуть в магнитосферу. За этим «вторжением» следуют временные изменения в магнитном поле Земли, которые принято называть магнитными или геомагнитными бурями.

Если говорить простым языком, то при столкновении солнечного ветра с магнитным полем Земли, так называемую броню начинает трясти, что сказывается на самочувствии людей, а иногда приводит к сбою в работе техники.

Магнитные бури могут длиться от нескольких часов до дней и быть различной интенсивности. Можно ли уменьшить влияние магнитных бурь на человеческий организм? Об этом ведущие «Полезного утра» спросили у врача-терапевта Клинической больницы Святителя Луки Нино Задиевой.

Влияние магнитных бурь на человека: миф или реальность?

«Такого заболевания как магнитные бури или метеозависимость нет. Доказанных клинических данных об этом тоже, —– развеивает устоявшийся миф Задиева. — Многие считают себя метеозависимыми, но при этом явление появляется у них только тогда, когда они слышат в новостях, где-то еще в медиасфере, что будут магнитные бури. Тогда появляются головные боли, головокружения, слабость».

Тем не менее, не всегда проявления недомогания — это лишь игры нашего разума. Однако напрямую связывать неприятные или даже болезненные ощущения с внешними факторами тоже не стоит, предупреждает специалист.

«Зачастую у некоторых — это обострение хронических заболеваний, которые они и так ощущают, но при этом связывают с магнитными бурями. Когда молодые люди впервые ощутили слабость, головокружение, какие-то еще симптомы, лучше обратиться к врачу, провести комплексное исследование, потому что в любом случае что-то найдется», — предупреждает медик.

78.ru

Осень. Пациентов становится больше

Врачи-терапевты признаются: осенью работы заметно прибавляется. С наступлением холодов с жалобами на недомогание приходит больше пациентов.

«Сезонность чувствуется. Чаще всего, это осень — начало зимы, в этот период происходит больше всего обращений, — рассказывает медик. — Кого-то — слабость беспокоит, кого-то — головокружение, у кого-то — высокие цифры давления, но при этом половина пациентов не принимает постоянно лекарства, которые им прописываются. Если ежедневно принимать препараты, которые назначили, то, скорее всего, реакций на магнитные бури не будет, — заверила Задиева.

Как унять боль от магнитных бурь

Предсказывать по своим коленям погоду — бессмысленно, предупреждают специалисты. Лучше взять ситуацию под контроль и сделать все, чтобы избавиться от неприятных ощущений. Для этого нужна устойчивая психика, выносливый опорно-двигательный аппарат, отсутствие лишнего веса и вредных привычек. Немаловажно при наличии заболеваний вовремя принимать назначенные лекарства. Тогда на колебания погоды и магнитные бури организм никак не отреагирует.

Даты магнитных бурь в октябре, ноябре и декабре 2023 года вы можете найти на нашем сайте.

Магнитное поле Меркурия

У Меркурия, как и у нашей планеты, есть магнитное поле. До полета космического корабля Маринер-10 в 1974 году, никто из ученых не знал о его наличии.

Магнитное поле Меркурия

Оно составляет около 1,1% от Земного. Многие астрономы в то время предполагали, что это поле реликтовое, то есть оставшееся от ранней истории. Информация с космического корабля MESSENGER полностью опровергла эту догадку и теперь астрономы знают, что динамо-эффект в ядре Меркурия несет ответственность за возникновение.

Оно образуется динамо-эффектом движущегося в ядре расплавленного железа. Магнитное поле является дипольным, как на и Земле. Это означает, что у него есть северный и южный магнитные полюса. MESSENGER не нашел доказательств существования аномалий в виде пятен, это свидетельствует о том, что оно создается в ядре планеты. Ученые до недавнего времени думали, что ядро Меркурия остыло до такой степени, что она больше не может вращаться.

Об этом говорили трещины по всей поверхности, которые были вызваны охлаждением ядра планеты и последующим его воздействием на кору. Поле достаточно сильное, чтобы отклонять солнечный ветер, создавая магнитосферу.

Магнитосфера

Она захватывает плазму солнечного ветра, что способствует выветриванию поверхности планеты. Маринер-10 обнаружил низкую энергию плазмы и всплески энергичных частиц в хвосте, указывающие на динамические эффекты.

MESSENGER обнаружил много новых деталей, таких как таинственные утечки магнитного поля и магнитные торнадо. Эти торнадо представляют собой витые пучки, которые идут от планетарного поля и соединяются в межпланетном пространстве. Некоторые из этих торнадо могут иметь размер от 800 км в ширину до трети радиуса планеты. Магнитное поле отличается асимметрией. Космический аппарат MESSENGER обнаружил, что центр поля смещен почти на 500 км севернее от оси вращения Меркурия.

Из-за этой асимметрии, южный полюс Меркурия меньше защищен и подвержен гораздо большему облучению агрессивными солнечными частицами, нежели северный полюс.

Магнитное поле «утренней звезды»

Венера имеет магнитное поле, которое, как известно, невероятно слабо. Ученые до сих пор не уверены почему это так. Планета известна в астрономии как двойник Земли.

Она имеет такой же размер и примерно аналогичное расстояние от Солнца. Она также является единственной из других планет внутренней Солнечной системы, которая имеет значительную атмосферу. Однако отсутствие сильной магнитосферы указывает на существенные различия между Землей и Венерой.

Общее строение планеты

Венера как и все остальные внутренние планеты Солнечной системы — скалистая.

Ученые не очень много знают о формировании этих планет, но основываясь на данных, полученных с космических зондов, они сделали некоторые догадки. Мы знаем, что внутри Солнечной системы были столкновения планетазималей богатых железом и силикатами. Эти столкновения создали молодые планеты, с жидкими ядрами и хрупкой молодой корой состоящей из силикатов. Однако большая загадка заключается в развитии железного ядра.

Мы знаем, что одной из причин образования сильного магнитного поля Земли является то, что железное ядро работает как динамо машина.

Почему у Венеры нет магнитного поля?

Это магнитное поле защищает нашу планету от сильного солнечного излучения. Однако это не происходит на Венере и есть несколько гипотез объясняющих это. Во-первых, ядро ее полностью затвердело. Ядро Земли по-прежнему частично расплавлено и это позволяет ему производить магнитное поле. Другая теория гласит, что это связано с тем, что планета не имеет тектоники плит, как Земля.

Когда космические аппараты ее исследовали, они обнаружили, что магнитное поле Венеры существует и в несколько раз слабее чем у Земли, однако, солнечное излучение оно отклоняет.

Ученые теперь полагают, что поле, на самом деле, является результатом работы ионосферы Венеры, взаимодействующей с солнечным ветром. Это означает, что планета имеет индуцированное магнитное поле. Однако подтвердить это дело будущих миссий.

Как преодолеть магнитное поле земли

Антигравитация. Магнитная левитация

WO2014204349A1 — Способ перемещения летательного аппарата — Google Patents

Links

Classifications

Definitions

Abstract

Description

Claims

Applications Claiming Priority (2)

Publications (1)

Голова болит, суставы ноют: терапевт рассказала, как снизить зависимость от магнитных бурь

Суть магнитных бурь

Влияние магнитных бурь на человека: миф или реальность?

Осень. Пациентов становится больше

Как унять боль от магнитных бурь

Магнитное поле Меркурия

Магнитное поле Меркурия

Магнитосфера

Магнитное поле «утренней звезды»

Общее строение планеты

Почему у Венеры нет магнитного поля?

Добавить комментарий Отменить ответ