Электромеханический двигатель

Электромеханический двигатель ориентации космических аппаратов

Здесь я хочу рассказать об одном изобретении, в последующем породившего ряд открытий в физике движения тел и в области физики получения физического эффекта за счёт преобразования вида энергии. Сам по себе электромеханический двигатель нужен космическим аппаратам, там без двигателя ориентации поворачиваться невозможно, в космосе нет точек опоры, там, в космосе, нет среды, на которую можно опереться, там есть космический вакуум, очень разряжённая среда, 10^-6 мм. рт. ст. Это рождает некоторые проблемы. И одна из проблем в том нет точек опоры, невозможно двигаться, как на Земле, там не возможно повернутся ни в какую сторону. Двигаться можно, но с помощью реактивного двигателя. Реактивная струя реактивного двигателя, является точкой опоры. Работает закон сохранения импульсов. Импульсы движения всегда парные, один импульс остаётся с реактивной струёй, а другой на реактивном двигателе, они то и является движущей силой реактивного двигателя. Реактивная струя летит в одну сторону, а реактивный двигатель и ракета в другую сторону. Но у этого принципа движения есть один большой недостаток, реактивному двигателю нужно много рабочего тела, топлива. Это большой недостаток. Там в космосе нет рабочего тела, есть только то, рабочее тело, которое запасено в баках космического аппарата. Это дополнительная масса и довольно объёмистые баки. И чем дальше лететь или дольше летать, тем больше требуется иметь рабочего тела на борту космического аппарата (КА). Но реактивные двигатели, это, то единственное, что мы имеем для движения в космосе. Зная проблемы с возможностью двигаться в космосе, я занялся поиском других, не реактивных принципов движения в пространстве. Этому вопросу я и раньше уделял немало внимания, но здесь появилась конкретная, весомая цель. Мои поиски новых принципов получения движения тела в пространстве привело меня к разработке двигателя ориентации для КА. Без двигателя ориентации, любой космический аппарат, это просто летящее в космосе тело, оно как метеорит и практически он мало чем, полезен. Хороший двигатель ориентации для КА тоже весьма полезно, конечно это не двигатель для полётов в пространстве, но КА надо ориентироваться в пространстве. Пока для этого используют реактивные двигатели, это требует иметь на борту запас топлива и немало топлива.

Разработка чего-то нового, того, чего ранее не было, да ещё и на новых физических принципах, всегда задача трудная, требующая много знаний, терпения и времени и нужно много смелости. Ты заранее не знаешь, каков будет успех дела. Мои поиски меня привели к созданию двигателя ориентации на новых физических принципах движения. Я создал электромеханический двигатель ориентации космических аппаратов. Но для этого, мне пришлось провести обширные фундаментальные исследования, сделать открытия новых физических законов и закономерностей. В чём суть открытий. Об этих открытиях скажем простыми словами, не углубляясь глубоко в физику процесса. Скажем общими словами.

1. Открытие физических основ получения физических процессов посредством изменения вида энергии. Нужный физический эффект получается за счёт изменения вида энергии. Вопрос тут в том, как изменить вид энергии? Каким образом это возможно сделать.
2. Получение не скомпенсированного импульса силы за счёт нейтрализации одного из двух импульсов движения. Импульсы движения всегда парные, равны по величине, но противоположены по направлению своего действия. Импульс движения тела, это заряд энергии движения этого тела. Движение тела, это следствие движения заряда, импульса движения. Движение тела всегда направлено в сторону движения импульса движения.
3. Энергии разных видов не взаимодействуют друг с другом. Например, электрическое поле не взаимодействует с магнитным полем. Это потому, что у обеих полей разный вид энергии, и поэтому, они взаимодействуют опосредованно, а напрямую нет.
4. Получение движущей силы, посредством преобразования электрической энергии в энергию движения тела, с нейтрализацией одного из двух импульсов силы.

Надо реализовать три действия: – из электрической энергии получить механическую энергию, развести парные импульсы и нейтрализовать второй импульс. Уточнения. Импульс количества движения или просто импульса движения и импульс силы это всё одно и то же. Но, импульс количества движения рождает импульс силы,   p = Ft  = mu. Сила рождает импульс, по-другому не бывает.

Связь энергии и импульса заключается в следующем. Кинетическая энергия движения  E = mu² = (mu)u – полная энергия движения тела, но поскольку импульсы парные, поэтому E_k = ½ mu². Кинетическая энергия собой выражает энергию движения заряда энергии, импульса. Работа силы, она выражается так  A = Fl. Но, все процессы происходят во времени, в течении какого то промежутка времени, тогда получим  A = (Fl)t. Связь импульса и энергии можно выразить так  E_k = ½ mu² = p²/2m Þ p = (mu)t = Ft. Сила выражается через ускорение F = ma, а ускорение выражается как скорость на время этого движения a = u/t.  Сила ещё выражается и так F = PS, давление чего-то на площадь, на которую приходится это давление. Теперь расшифруем эти формулы. Сила это поток направленной энергии, через некоторую площадь, а ускорение, это скорость изменения скорости, потока энергии. Но что такое сама скорость? Скорость, это быстрота изменения положения тела в пространстве и зависит от потенциала энергии движения тела. Поэтому, скорость, это заряд энергии движения, а ускорение это скорость изменение скорости.

И так, мы коротко рассмотрели основные законы и связи энергии и движения, и законы механики движения тела в пространстве.

Теперь коротко взглянем на то, как так получается, что электрическая энергия переходит в энергию движения. Это совершенно разные энергии. И электричество, и магнетизм друг с другом не взаимодействуют, они тоже разные. Всё просто, но. Электричество, в процессе индукции, рождает магнитное поле. Процесс это не простой и здесь мы этот пропускаем. И так, электричество породило магнитное поле, магнитное поле статора электродвигателя давит на магнитное поле ротора, ротор подвижен, давление рождает силу, а сила рождает движение. Ротор приходит в движение, он вращается в подшипниках. Вот и получается, что электрическая энергия переходит в энергию движения. Всё не так уж и сложно, когда понимаешь, что и как происходит. Мы рассмотрели процесс преобразования вида энергии. Теперь двигатель ориентации. На картинке фото. 1, изображён экспериментальный образец, один из двух. 

Электромеханический двигатель состоит из электродвигателя, маховика, электрического генератора и балластной нагрузки. Работает очень просто. Электродвигатель энергию электричества преобразует в энергию движения. Один импульс остаётся на устройстве, а другой импульс остаётся на маховике. Электрогенератор энергию движения преобразует обратно в электрическую энергию. Электрическая энергия сбрасывается через балластную нагрузку, в роли которой выступает электрическая лампочка накаливания. В итоге всего процесса, мы сохраняем один импульс движения и получаем движение всей конструкции без отброса массы и без внешней точки опоры. Изящно обходим фундаментальный закон механики, закон сохранения импульса. Его пытались обойти несколько столетий не одно поколение изобретателей. Их неудача была обусловлена тем, что они пытались законами механики обойти законы механики. Это невозможно. Поэтому эти инерцоиды не имеют своего продолжения. Есть только импульсные движения рывки и всё. А нужно иметь непрерывное движение. Электромеханический двигатель даёт непрерывное движение, он может двигать тело вокруг центра массы, в плоскости вращения. Никакая внешняя точка опоры не нужна. Закон сохранения энергии не нарушается, энергия из одного состояния переходит в другое его состояние. Но нарушается закон сохранения импульса, я его смог обойти, посредством других открытых законов и обнаруженных связей.

На фото 1, на фоне спичечного коробка, показан экспериментальный электромеханический двигатель (ЭМД). Это один блок, а в работе нужна пара таких блоков. И в экспериментах всегда работала пара блоков ЭМД. Результаты экспериментов с этим двигателем были записаны в таблицу данных, здесь я показываю эти результаты и данные двигательного блока в целом.

• Радиус вращения  R_вр.= 0.228 м. 
• Масса тела вращения (одного плеча, стороны) m = 103.22 гр. Полная масса  206.44 гр.
• Масса ротора эл. двигателя  21.78 гр. Масса ротора эл. генератора  7.08 гр.
• Масса маховика  74.36 гр. Полная масса тела вращения  103.22 гр.                      

Здесь : 

• E₁ – полная энергия движения E = mu² = (mu)u обоих импульсов.
• E₂ – энергия движения E = ½ mu
• p₁  – полный импульс от полной энергии движения  E = mu².
• p_см – импульс движения кручения, смещения.
• F_см  – сила движения смещения.  
• M_вр – момент вращения, кручения.
• N_вр  –  мощность силы вращения смещения.   
• P_эл   –  мощность электродвигателя.    

В процессе исследований была изучена вся физическая основа всех процессов и были составлены формулы для расчётов. Эти формулы были проверены экспериментально, чтобы не было ошибок в расчётах. И по этим формулам можно сделать технические расчёты всего устройства. Здесь эти формулы расчёта и описания физических основ процесса работы устройства не приводятся, это слишком длинный разговор. Здесь в таблицах 2, 3 приведены результаты проведённых расчётов. Теорию всегда надо проверить практически, чтобы не осталось не известных или непонятных моментов. В таблице 1, отображены результаты измерений в процессе экспериментов.

Схема действия сил, приводящие к вращению всей конструкции движителя, совершения работы движителя без опоры на внешнюю точку опоры. Система симметрична (с обеих сторон одинакова). Состоит из двух одинаковых движителей (блоков), закреплённые по концам перекладины или стержня. Ось вращения лежит в точке центра тяжести (ЦТ). Устройство из двух блоков не имеет никаких внешних точек опоры, свободно вращается на шарнирной опоре. Устройство питалось от блока пальчиковых батареек, батарея была установлена посередине, на перекладине. Устройство управлялось дистанционно, по радиоканалу радиоуправлением.

Эксперименты с этим двигателем позволили сделать новые открытия в физике движения тел. Что удалось узнать, в ходе этих экспериментов?

1. Замкнутая система тел не может двигаться в пространстве, совершать поступательные прямолинейные движения, но может двигаться вокруг своего центра массы.
2. Что бы тело могло поступательно и прямолинейно двигаться в пространстве, это тело должно быть частью системы внешних тел и иметь взаимодействия с этими телами.
3. Импульс силы от внешней силы и импульсом силы замкнутой системы тел, друг друга не могут погасить. Импульс внешних сил надо сбросить либо на внешнее тело, либо надо энергию импульса внешней силы преобразовать в другой вид энергии и сбросить его.

По сути дела, это три закона движения тела в пространстве. Они дают понимание пути к новым физическим принципам движения тел в пространстве. Что именно даёт узнать.  

• Первый пункт, он уже практически реализован на электромеханическом двигателе.  
• Второй пункт. Реактивные двигатели этот пункт реализуют, реактивная струя на доли секунды становится внешним телом за соплом двигателя. И на это тело сбрасывается второй импульс движения. Но этот второй пункт, закон, говорит ещё и о том, что, чтобы линейно двигаться в пространстве, надо стать частью системы внешних тел. Для этого надо, чтобы тело взаимодействовало с системой внешних тел. Как взаимодействовало? Заметим, что внешние тела, там, в космосе, друг с другом взаимодействуют, посредством гравитации и если вписаться в это их взаимодействие, тогда возможно быстро двигаться в пространстве между планетами. Но, о гравитации и о взаимодействиях между планетами, мы мало знаем, и пока мы это использовать, не можем. И о других видах взаимодействий, мы тоже ничего не знаем. Надо искать и направлений много.  
• Третий пункт. Эксперименты показали, что это так, внешний импульс силы и импульс силы замкнутой системы тел, одной природы, но они разные по своему происхождению.

Поэтому они друг друга не гасят. Но, энергию от внешнего импульса силы, её можно преобразовать в другой вид энергии и потом эту преобразованную энергию рассеять. Это проделывалось экспериментально, в небольших количествах, эффект есть. Но он небольшой и для более эффективного процесса, гасить внешний импульс, нужно создать другое устройство, работающего на другом принципе. А данное устройство, оно работает только как двигатель и с высоким КПД. Оно на уровне КПД электродвигателя. Поэтому: он маленький, компактный, но сильный. 

Экспериментальный электромеханический двигатель, с тяговой силой 1 грамм. Немного, но в ходе экспериментов были сравнения этого двигателя с другими двигателями ориентации, с аналогичной тяговой силой, этот двигатель осуществлял поворот вокруг оси существенно быстрее. Более высокий крутящий момент силы. Вес всего устройства немного более 600 грамм. 

                          

                                                                          Экспериментальная технологическая модель двигателя.  

Модель двигателя на основе асинхронного двухфазного двигателя, проводились эксперименты с этим типом двигателей, результаты получились хорошими, хотя вес устройства получился существенно больше чем в случае с синхронным двигателем. 

Применение устройства.

Устройство, электромеханический двигатель ориентации предназначен для обеспечения движения поворота космического аппарата вокруг центра массы. То есть, для обеспечения ориентации аппарата в пространстве без отброса массы. Двигатель ориентации может обеспечить движения ориентации, как самого КА, так и его отдельных частей. Например, антенну связи  можно поставить на шарнир и оснастить такими двигателями, в таком случае, антенна сможет поворачиваться в нужном направлении и при этом, не влияя на ориентацию самого аппарата в пространстве. На современное время антенны зондов жестко закреплены с телом зонда и для передачи данных нужно, разворачивать весь аппарат в пространстве и совершать множество движений ориентации. Двигателю для работы нужно только электричество, он бес топливный и по этому, у него огромный ресурс работы и высокая гарантия надёжности. Замечу, что зонды, спутники, космические корабли, все они стоят очень дорого, а потерять их можно легко и быстро. Ресурс работы КА сильно зависит от количества топлива, рабочего тела, в баках. Реактивные двигатели без рабочего тела работать не могут, а двигатель, которому нужно только электричество сильно выигрывает у них, и существенно увеличивает ресурс работы КА. Пока есть на борту электричество, аппарат способен ориентироваться в пространстве.

Дальнейшее развитие этой темы. 

Исследования, эксперименты велись только на основе тех материальных ресурсов, которые есть и они доступны. Требовалось долго подбирать то или иное изделие по нужным параметрам, техническим условиям. Для построения реального двигателя, нужно продолжить эксперименты на стендах, и нужно разработать специальные: электродвигатель, электрогенератор, специальные магнитные подшипники на постоянных магнитах, специальные муфты соединения и специальные подвески элементов устройства. В продаже таких устройств нет, их придётся отдельно разработать и изготовить и именно для электромеханического двигателя ориентации. С учётом той специфики, что это всё должно потом работать в условиях космоса много лет. Но это всё выполнимо.

Дальнейшее развитие темы без опорных двигателей.

Дальнейшее развитие этой темы продолжилось в направление поиска физического эффекта, создания устройства, в котором не было бы вообще подвижных деталей конструкции. Сначала исследования проходили в направлении электромагнитных взаимодействий, а потом было сделано неожиданное открытие. Исследовался эффект Сигалова, решался вопрос есть ли этот эффект и каков он есть. И тут неожиданно был обнаружен совершенно новый физический эффект и совершенно неожиданно. Всегда делаешь прогноз, но открытие нового физического явления, прогнозу не поддаются. Об этом неожиданном открытии можно узнать из статьи Удивительный эксперимент и ещё из статьи Опыты с чистой энергией. Там об это сказано подробнее. Там было сделано по факту фундаментальное открытие, было открыто новое направление развития физики.      Мы до сих пор мы работали только с электричеством и магнетизмом, а это внешние проявления единой энергии. В неожиданном открытии удалось открыть эту чистую энергию, убрав и электрическое поле, и магнитное поле. И быстро выяснилось, что все наши знания электромагнетизма тут не применимы. У энергетических взаимодействий свои законы и закономерности. Открылась уникальная возможность оперировать сразу напрямую с энергией. Пока сделан только первый шаг в этом новом направлении.