Устройство для использования атмосферного электричества богданова - атмосферная электростанция летательных аппаратов и космических кораблей

 

Изобретение относится к использованию атмосферного электричества. Технический результат - увеличение количества энергии, накапливаемой устройством, и обеспечение возможности летательным аппаратам и космическим кораблям заряжаться энергией непосредственно при полете в атмосфере. Устройство для использования атмосферного электричества содержит конденсатор, токоприемник-выпрямитель, накопитель энергии, систему запитки накопителя, два токоприемника, один из которых электрически соединен с одной обкладкой конденсатора, а второй - с другой. Около токоприемника установлено устройство создания проводящего канала в атмосфере, выполненное с возможностью создания проводящего канала в атмосфере, электрически контактирующего с токоприемником. Устройство расположено на летательном аппарате. 13 з.п.ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к области использования атмосферного электричества и может быть использовано для запитки энергией летательных аппаратов и космических кораблей при полетах в атмосферах планет с атмосферным электричеством и с грозовой активностью, например, Земли и Юпитера. Изобретение также может быть использовано в энергетике на Земле как электростанция.

Известен химический ракетный двигатель [1], в котором для создания тяги используется химическая энергия взаимодействия компонентов топлива. Недостатком этого устройства являются невозможность пополнять запасы энергии, требуемой для космического полета после старта летательного аппарата.

Известен ядерный ракетный двигатель [1], в котором для создания тяги используется ядерная энергия. Недостатком этого устройства является радиация и невозможность пополнять запасы рабочего тела и энергии, требуемые для космического полета после старта летательного аппарата.

Известен электроракетный двигатель Богданова [2], в котором для создания тяги в основном используется энергия, накопленная в сверхпроводящем соленоиде, а в качестве рабочего тела выступает ускоряемый электромагнитными полями ионизированный газ атмосферы. Недостатком этого двигателя является невозможность пополнить запасы энергии, требуемой для полета, после старта.

Известно устройство приема, передачи и накопления атмосферного электричества [3] , включающее токоприемник атмосферного электричества в виде стержня, соединенного с токоотводом, прикрепленным к несущей опоре и соединенным с накопителем и нагрузкой. Устройство ловит удары молнии на стержень и передает ток молнии в накопитель. Недостатком этого устройства является то, что устройство пассивно ждет того момента времени, когда гроза пройдет над местом расположения устройства, и молния ударит именно в токоприемник. Поэтому устройство принимает малое количество молний и накапливает малое количество электричества.

Известно приспособление для использования атмосферного электричества [4] , которое содержит токоприемник, конденсатор, трансформатор и разрядник. Недостатком данного приспособления является получение только колебательных разрядов, а также малое количество энергии атмосферного электричества, которое использует приспособление, поскольку оно пассивно ждет прихода грозы в точку своего расположения.

Задачей, стоящей перед изобретением, является увеличение количества энергии, накапливаемой устройством, и обеспечение возможности летательным аппаратам и космическим кораблям заряжаться энергией непосредственно при полете в атмосфере.

Указанная задача решается тем, что устройство для использования атмосферного электричества, содержащее конденсатор, токоприемник, дополнительно снабжено летательным аппаратом, выпрямителем, накопителем энергии, системой запитки накопителя и содержит по крайней мере два токоприемника, один из которых электрически через выпрямитель соединен с одной обкладкой конденсатора, а второй - с другой, причем около токоприемника установлено устройство создания проводящего канала в атмосфере, выполненное с возможностью создания проводящего канала в атмосфере, электрически контактирующего с токоприемником. Устройство создания проводящего канала в атмосфере содержит устройство, стреляющее пулями или снарядами. Пули и снаряды выполнены трассирующими и покрыты материалом, содержащим вещество с потенциалом ионизации менее 5,5 эВ. К пулям или снарядам присоединена проводящая проволока, выполненная с возможностью разматываться при движении пули или снаряда, электрически соединенная с токоприемником. Пули или снаряды наполнены внутри горючим материалом с возможностью сгорания и выхода продуктов горения через хвостовую часть пули или снаряда. Головная часть пули или снаряда покрыта материалом с работой выхода менее 3,6 эВ. Устройство создания проводящего канала в атмосфере снабжено источником ионизирующего излучения. Устройство, стреляющее пулями или снарядами, содержит огнестрельное оружие. Устройство, стреляющее пулями или снарядами, содержит электромагнитный ускоритель пуль или снарядов. Накопитель энергии выполнен в виде сверхпроводящего соленоида. Устройство создания проводящего канала в атмосфере снабжено лазером на свободных электронах. Пули или снаряды содержат материал, выполненный с возможностью вступать с компонентами воздуха в плазмохимические реакции с образованием частиц. Пули или снаряды наполнены изнутри горючим материалом, в который инжектированы атомы щелочного металла. Внутри пули или снаряда находятся топливо и окислитель.

Такое конструктивное решение позволяет устройству для использования атмосферного электричества Богданова атмосферной электростанции летательных аппаратов и космических кораблей (далее в тексте просто "устройству") значительно увеличить количество энергии, запасаемой устройством, за счет того, что атмосферное электричество в виде молний и других разрядов (тихих) собирается им и запасается конденсатором и накопителем энергии со значительной территории, где наблюдается повышенная грозовая активность, а не только в одной точке, как было в других устройствах. Устройство перемещается в атмосфере в поисках гроз и, достигнув грозовой ячейки, начинает активно вызывать на себя грозовые разряды, создавая в облаке проводящие каналы, по которым молнии и тихие разряды переносят электричество и заряжают обе обкладки конденсатора. Конденсатор заряжается, энергия с помощью системы запитки накопителя преобразуется и запасается в накопителе энергии, а затем используется либо для полета летательного аппарата или космического корабля, либо передается на Землю и используется аналогично энергии наземной электростанции.

Не обнаружено технических решений, решающих поставленную задачу аналогичными техническими средствами.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства.

Конденсатор 1 соединен с летательным аппаратом 2, в качестве которого используется или аппарат с электроракетным двигателем Богданова [2] или аппарат с двигателем на новых физических принципах [5], или любой другой известный аппарат, способный летать в грозовом облаке. Конденсатор размещен внутри летательного аппарата и соединен с устройствами создания проводящего канала в атмосфере 3 и 4, верхнее из которых (3) соединено с верхней обкладкой конденсатора, а нижнее (4) - с нижней обкладкой. Устройство создания проводящего канала в атмосфере выполнено с возможностью создания электрического канала в атмосфере, электрически контактирующего с токоприемником 5 или 6, причем один токоприемник, например, токоприемник 5, электрически соединен через выпрямитель 7 с верхней обкладкой конденсатора, а второй токоприемник 6 электрически соединен через выпрямитель 8 с нижней обкладкой конденсатора. Обкладки конденсатора электрически соединены с системой запитки накопителя 9, в качестве которого используется устройство, преобразующее энергию, накопленную в конденсаторе, в энергию, накапливаемую в накопителе энергии 10, который выполнен в виде сверхпроводящего соленоида.

Устройство, создающее проводящий канал в атмосфере, может быть выполнено нескольких видов. Наиболее простым и эффективным вариантом выполнения и размещения из них является вариант с устройством, стреляющим пулями или снарядами, принципиальная схема которого с пулей или снарядом представлена на фиг. 2.

Пуля или снаряд 11 размещены в гильзе 12, установленной на токоприемнике 13. Гильза фиксируется в устойчивом положении зажимами 14, 15. Токоприемник и зажимы установлены на корпусе 16 летательного аппарата. Дно гильзы (ее нижняя часть) прижато к токоприемнику, электрически контактируя с ним. Ко дну гильзы присоединена пружина 17, к пружине присоединена проволока 18, которая внутри гильзы свернута в бухты 19, 20. Внутри гильзы размещены пороховые заряды 21, 22, выполненные так, что они разделяют послойно дно гильзы от нижней бухты проволоки и все бухты проволоки друг от друга. Верхний пороховой заряд 23 размещен между пулей и верхней бухтой проволоки 24. В нижней части пули или снаряда находятся топливо 25 и окислитель 26. На верхней части поверхности пули нанесен трассер 27, в нижней части гильзы - поджигающие электроды 28, 29, электроизолированные от гильзы изоляторами 30, 31 и электрически контактирующие с зажимами 14, 15. Около пули проволока 18 соединена с двумя проволоками 32, 33, смотанными в отдельные бухты, которые уже непосредственно соединены с пулей или снарядом. Проволоки 18, 33, 34, пуля (снаряд), пружина и токоприемник электрически соединены. Корпус пули (снаряда), проволоки, пружина и токоприемник выполнены из проводящих материалов. Длины проволок 32, 33 равны с точностью до 0,1 мм, определяются длиной факела от сгорания топлива, превышая ее, примерно, в 2 раза. В верхней и в нижней части летательного аппарата размещается по одному устройству, стреляющему пулями или снарядами. Оно помещено внутрь обтекаемого колпака с возможностью быстро вращаться вместе с ним вокруг оси и менять угол обстрела. Около выходных отверстий стволов могут находиться оголенные участки дополнительных токоприемников, которые имеют острия и выполнены тугоплавкими из материала с малой работой выхода, например, менее 3,6 эВ, например, из вольфрама с инжектированным цезием. Используются пули или снаряды, к которым присоединена проводящая проволока, выполненная с возможностью разматываться при движении в полете пули или снаряда, второй конец которой электрически соединен с токоприемником. Аналогичные устройства известны и использовались для инициации молний (для ракеты с прикрепленной к ней проволокой).

В другом варианте используются трассирующие пули, покрытые трассером с высокой температурой горения, например, около 3000oC, например термитом, в который инжектированы атомы материала с малым потенциалом ионизации, например щелочных металлов, например цезия. Пули внутри могут быть полыми и наполнены таким же трассером такого же состава. Начальная скорость пули или снаряда определяется прочностью проволоки.

Другие варианты устройства, создающего проводящий канал в атмосфере. Вместо описанного выше устройства, стреляющего пулями или снарядами, устройство может содержать любое другое устройство, стреляющее пулями или снарядами. Это может быть огнестрельное оружие, например пулемет, либо электромагнитный ускоритель пуль или снарядов, например рельсовый ускоритель. Пули или снаряды могут быть выполнены полыми и внутри них могут находиться топливо и окислитель, выполненные с возможностью сгорания топлива и создания при горении реактивной тяги. Устройство может содержать источник ионизирующего излучения, например ускоритель заряженных частиц, например микротрон в верхней части летательного аппарата или циклотрон с изохронными прокладками - в нижней части. В качестве источника узконаправленного ионизирующего излучения может использоваться лазер на свободных электронах, например, жесткого рентгеновского диапазона. В качестве источника ионизирующего излучения может использоваться мощный СВЧ-генератор. В последних двух случаях длина волны выбирается эмпирически опытным путем, наиболее оптимальной для данной высоты и данной влажности воздуха. Здесь наиболее широкие перспективы дает лазер на свободных электронах, поскольку у него для различных устройств диапазон излучения меняется в очень широких пределах от 1 см до жесткого рентгеновского.

В электромагнитном ускорителе пуль или снарядов могут использоваться пули или снаряды из материала с возможностью вступать с компонентами воздуха при нагреве в плазмохимические реакции с образованием дисперсных частиц. Например, покрытие пуль или снарядов может быть выполнено из бора, а в сердцевину пуль или снарядов бор входит как компонент или добавка к тугоплавкому материалу большой плотности, например к вольфраму.

Устройство создания проводящего канала в атмосфере может содержать ускоритель дисперсных частиц. Требование к материалу дисперсных частиц такое, что при разрушении и испарении дисперсных частиц при нагреве часть вещества дисперсной частицы должна быть способна вступать с компонентами воздуха в плазмохимическую реакцию с образованием каких-либо дисперсных частиц. Ускоритель, например, может содержать плазмохимический реактор и ускоритель плазмы.

Устройство, стреляющее пулями или снарядами, может содержать установленные последовательно сначала у входа огнестрельное оружие, а затем ближе к выходу электромагнитный ускоритель пуль или снарядов, например рельсовый, с возможностью поэтапного ускорения пули или снаряда сначала только энергией пороховых газов, а затем еще и электромагнитной энергией в ускорителе.

Устройство, стреляющее пулями или снарядами, может содержать по крайней мере одну пару параллельных стволов, выполненных с возможностью синхронно выстреливать пули или снаряды по параллельным траекториям и синхронно менять угол обстрела с возможностью создания между выходными отверстиями стволов разности потенциалов. Расстояние между стволами порядка 10 м. Головная часть пули или снаряда содержит вещество с малой работой выхода, например, менее 3,6 эВ, например вольфрам с инжектированным цезием.

Вместо конденсатора может использоваться батарея конденсаторов с возможностью запасать порядка 109 Дж энергии.

Выпрямитель выполнен в виде сильноточного диода с большой поверхностью, через которую течет ток. Например, на обкладке конденсатора выполнена полупроводниковая структура с p/n переходом, площадь которого совпадает с площадью обкладки, на которую нанесено металлическое покрытие, электрически соединенное с токоприемником.

Система запитки накопителя может быть выполнена двух видов. Первый вариант известен и используется для запитки соленоидов [6]. Эта система запитки включает преобразователь энергии, тоководы и нагреватель. Второй вариант представляет собой изобретение автора, информация о котором есть в работе [7] . Система запитки содержит преобразователь энергии и установленные последовательно генератор электромагнитного излучения, например мощный ОВЧ- генератор с длиной волны излучения примерно 1 м, параболическую антенну, автоэлектронный модулятор электромагнитного излучения Богданова и волновод для ОВЧ-излучения, на стенках или внутри которого находятся участки поверхности сверхпроводящего соленоида, который является накопителем энергии. Автоэлектронный модулятор электромагнитного излучения Богданова (далее просто "модулятор") содержит поляризатор, внешний конденсатор, между обкладками которого проходит ось распространения электромагнитного излучения и находятся проводящие пластины, на поверхности которых, обращенных к одной из обкладок, выполнены эмиссионные катоды. Расстояние между пластинами много меньше длины волны электромагнитного излучения, например 30 мкм, в качестве которого используется излучение ОВЧ- излучателя. Вместо волновода может быть установлен резонатор электромагнитного излучения, внутри которого установлены генератор электромагнитного излучения и модулятор. Модулятор установлен около одного из зеркал, на котором выполнен участок обмотки соленоида.

Устройство может быть снабжено системой передачи энергии на Землю, например, направленным микроволновым излучателем.

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 1 на летательном аппарате 2 поднимается в воздух, движется к грозовому облаку и влетает в грозовую ячейку. Верхнее устройство создания проводящего канала в атмосфере 3 ионизирует воздух вдоль одной линии в верхней полуплоскости над конденсатором, а нижнее устройство 4 ионизирует воздух вдоль одной линии в нижней полуплоскости под конденсатором, создавая, таким образом, два проводящих канала в атмосфере. Верхняя и нижняя часть грозового облака заряжены электрическими зарядами разных знаков, между ними существует мощное электрическое поле, поэтому по проводящим каналам, созданным в атмосфере, проходят два электрических разряда, переносящих разные по знакам электрические заряды на токоприемники 5 и 6, а с них соответственно через выпрямители 7 и 8 и на противоположные обкладки конденсатора. Конденсатор заряжается.

Во время разряда молнии на токоприемник на его оголенных участках возникает коронный разряд, переходящий в стримерный, стример движется навстречу разряду молнии. Разряды встречаются, и на токоприемник переносится электрический разряд. Выпрямители нужны, чтобы возвратный стример не унес заряд с конденсатора в атмосферу. Они пропускают ток только в нужном для зарядки конденсатора направлении и не пропускают в обратном. Система запитки накопителя 9 преобразует энергию конденсатора и направляет ее в накопитель энергии 10, запитывая его энергией. Так повторяется несколько раз, пока вся электрическая энергия грозовой ячейки не перейдет в накопитель. После этого летательный аппарат перелетает в другую грозовую ячейку облака, и все повторяется до тех пор, пока устройство не облетит все грозовые ячейки облака. После этого посылается запрос на метеорологический спутник, и он дает координаты ближайшего участка грозовой активности. Летательный аппарат направляется туда, и все повторяется.

Опишем работу отдельных элементов.

Проводящий канал в атмосфере. Устройство создания проводящего канала в атмосфере создается несколькими способами. Простейший из них следующий. В атмосферу выстреливаются пули или снаряды, к которым присоединена проводящая проволока. В полете пули (снаряда) проволока разматывается и образует проводящий канал в атмосфере. Проволока находится в электрическом поле грозового облака, и по ней течет электрический ток. По мере разматывания проволоки сила тока увеличивается, растет разность потенциалов между пулей (снарядом) и устройством. К пуле стекаются заряды из облака и перетекают на устройство, заряжая конденсатор. Более интенсивно процесс происходит, если в проводящий канал ударяет молния.

Опишем более подробно работу устройства, стреляющего пулями или снарядами, изображенного на фиг. 2.

Устройство, стреляющее пулями или снарядами, работает следующим образом.

Через зажимы 14, 15 на поджигающие электроды 28, 29 с корпуса 16 летательного аппарата подается мощный электрический импульс, который зажигает и взрывает один из пороховых зарядов 21, 22, а вместе с ним все остальные пороховые заряды 21, 22. Пороховые газы от взрывов давят на проволоку 18, заставляя ее постепенно разматываться из образованных ею бухт проволоки 19, 20. Взрывается верхний пороховой заряд 23 и поджигает топливо 25 внутри пули или снаряда, которое горит, используя окислитель 26. Пороховые газы и газы от сгорания топлива выталкивают пулю или снаряд из гильзы 12. Бухты проволоки в полете продолжают разматываться. Пружина 17 растягивается и не дает проволоке разорваться, амортизируя действующую на нее выталкивающую из гильзы силу. Изоляторы 30,31 изолируют поджигающие электроды от гильзы. Мощность каждого отдельно взятого порохового заряда подбирается такой, чтобы растягивающие усилия, действующие на каждый отдельно взятый крайний участок проволоки, в каждой из бухт были минимальные. Второе условие заключается в том, чтобы скорости вылетающих из гильзы бухт проволоки были примерно одинаковы. В полете пули или снаряда трассер 27 горит, нагревает воздух и разбрасывает в него ионы атомов с малым потенциалом ионизации. На токоприемник 13 подается электрический потенциал, под действием которого на проволоках 32, 33 возникают электрические заряды одного знака и электрические силы взаимного отталкивания. Проволоки отходят в разные стороны, и факел сгорания топлива пули или снаряда нагревает их слабо. Когда пуля (снаряд) отлетит на значительное расстояние, на пулю (снаряд) и на проволоки начнет перетекать атмосферное электричество, а с проволок через пружину на токоприемник. Можно засчитать работу устройства, стреляющего пулями или снарядами, работе источника ионизирующего излучения. Например, выстреливается пуля или снаряд с прикрепленной к ним проволокой и вдоль их траектории направляется поток ионизирующего излучения.

Проводящий канал в атмосфере может создаваться потоком ионизирующего излучения, например потоком электронов или ионов, излучением мощного СВЧ- излучателя, вызывающего электрический пробой газа атмосферы, излучением лазера на свободных электронах. Недостатком потока заряженных частиц по сравнению с излучением лазера на свободных электронах является большая расходимость пучка, недостатком лазера на свободных электронах - малый КПД.

Проводящий канал в атмосфере может создаваться трассирующей пулей или снарядом. Сгорающее покрытие (трассер) оставляет плазменный след из нагретых до высокой температуры продуктов горения, в которых присутствуют легкоионизирующиеся добавки с малым потенциалом ионизации, например щелочные металлы. Дополнительно при температуре горения трассера из термита выше 3000oC может заметно ионизироваться воздух. Если внутри пули (снаряда) находятся топливо и окислитель, то, сгорая, они дают дополнительную реактивную тягу. Это помогает преодолеть сопротивление воздуха, увеличить дальность полета пули (снаряда), дополнительно приводя к разогреву плазменного следа и увеличению его проводимости.

Преимуществом использования трассирующей пули (снаряда) перед потоком ионизирующего излучения являются малая расходимость проводящего канала и малый нагрев устройства создания проводящего канала в атмосфере, обусловленный тем, что значительная часть энергии для создания проводящего канала выделяется при химической реакции горения трассера вне устройства. Недостатком является малая скорость полета пули (снаряда), из-за чего плазменный след во время ее (его) полета может разрушаться ветром до начала электрического разряда.

Если пули или снаряды содержат вещество, вступающее с компонентами воздуха в плазмохимические реакции с образованием дисперсных частиц, то устройство, создающее проводящий канал в атмосфере, работает следующим образом. Пуля или снаряд разгоняется электромагнитным ускорителем до сверхзвуковой скорости, например, 8 км/с, при которой головная часть пули (снаряда) нагревается до температур, при которых компоненты воздуха ионизируются, например, выше 3000oC. В атмосфере образуется плазменный след, который становится проводящим каналом. При этом часть поверхностного покрытия пули (снаряда) испаряется, ионизируется и вступает с компонентами воздуха в плазмохимические реакции с образованием дисперсных частиц, например, бор вступает в реакции с азотом с образованием нитрита бора в виде дисперсных частиц диаметром 50 мкм. Дисперсные частицы движутся с большой скоростью, ионизируя газ атмосферы. Скорость дисперсных частиц обусловлена кинетической энергией пули (снаряда), испаряющееся вещество которых также обладает кинетической энергией поступательного движения в направлении полета пули (снаряда). Возможен вариант, когда пуля или снаряд за счет трения о воздух полностью сгорает в атмосфере, и поступательное движение в том же направлении, естественно, с некоторой расходимостью продолжают дисперсные частицы. При этом за счет высокой скорости они ионизуют при столкновении молекулы газа атмосферы, нагревая его до 3000oC и выше. Если скорость пули (снаряда) увеличить значительно выше 10 км/с, то при столкновении с воздухом дисперсные частицы переднего фронта потока начнут сами испаряться и ионизироваться. Ионы бора в свою очередь будут снова вступать с ионами азота в плазмохимические реакции и опять создавать дисперсные частицы, летящие с большой скоростью в прежнем направлении потока.

При этом ионы бора переднего фронта сначала отстают от фронта, компоненты воздуха, столкнувшиеся с дисперсными частицами, разгоняются, скорость их сравнивается со скоростью отставших ионов бора, происходят плазмохимическая реакция и образование дисперсных частиц уже на удалении от фронта. Скорость фронта постепенно за счет столкновений дисперсных частиц с воздухом падает, сравнивается со скоростью отставших ионов бора, которые уже образовали новые дисперсные частицы, и эти новые дисперсные частицы уже могут вновь ионизировать газ атмосферы и образовывать передний фронт. Эти рассуждения справедливы не только для дисперсных частиц переднего фронта потока, но и для всех частиц потока, скорость которых достаточна для ионизации газа атмосферы.

Ожидается, что такая последовательность событий испарение бора - ионизация - плазмохимическая реакция - дисперсная частица - ионизация газа атмосферы - испарение бора и так далее сопровождает движение потока дисперсных частиц до того момента, пока скорость переднего фронта не упадет настолько, что при столкновении с дисперсными частицами газ атмосферы перестанет ионизироваться.

Дисперсные частицы аналогичного состава могут ускоряться ускорителем дисперсных частиц. Предварительно дисперсные частицы создаются плазмохимическим реактором и затем ускоряются вместе с той плазмой, в которой были созданы, известными способами ускорения плазмы, например рельсовым ускорителем.

Можно рекомендовать ускорять пули (снаряды) и дисперсные частицы (вместе с плазмой) электромагнитным ускорителем в вакуумной камере, выходное окно которой закрыто тонкой мембраной. Вакуумные камеры выполняются одноразовыми, поскольку пуля (снаряд) или вылетающая плазма с дисперсными частицами делают в мембране дыру, и для каждого нового выстрела (ускорения дисперсных частиц) надо использовать новую вакуумную камеру. Рекомендуется использовать устройства с последовательной подачей многих вакуумных камер, внутри которых размещены пули (снаряды) или компоненты для плазмохимических реакций.

Преимущество последних перечисленных двух вариантов создания проводящего канала в атмосфере с использованием дисперсных частиц перед вариантами с использованием ионизирующего излучения (кроме лазера на свободных электронах) в малой расходимости дисперсных частиц.

Все перечисленные выше способы создания проводящего канала в атмосфере можно комбинировать друг с другом с целью добиться максимальной проводимости. Например, плазменный след, оставленный трассирующей пулей, можно облучать излучением СНЧ- излучателя. Для увеличения проводимости очень хорошо облучать пламенный след излучением CO2 лазера, поскольку его излучение очень хорошо поглощается плазмой воздуха и позволяет нагреть ее до 20000К.

Пули или снаряды могут быть выполнены разрывными с возможностью взрываться на определенном расстоянии от летательного аппарата. Оболочка в этом случае выполняется из материала с возможностью сгорания в воздухе с высокой температурой горения. Например, возможно использование материалов для фейерверка или салюта. Пуля или снаряд на определенном расстоянии от летательного аппарата взрываются, осколки разлетаются и сгорают, образуя расходящиеся в разные стороны проводящие каналы, по которым стекает атмосферное электричество.

Устройство, стреляющее пулями или снарядами, может выстреливать одновременно пару трассирующих пуль или снарядов, летящих параллельно в одном направлении. (В дальнейшем для удобства изложения говорится только о пуле). Трассер, пиротехнический состав, покрывает пулю, а также находится внутри нее. В полете трассер горит, создавая след продуктов горения в виде плазменного шнура и дополнительно разгоняя пулю или снаряд, компенсируя тем самым потерю кинетической энергии на сопротивление воздуха. Продукты горения нагреты до 3000oC. Трассер содержит атомы вещества с малым потенциалом ионизации, меньше 5,5 эВ, например атомы щелочных металлов, которые ионизируются, создавая проводящую плазму, которая тянется в виде двух параллельных друг другу проводящих плазменных шнуров. Пули соединены с токоприемниками проволокой. На токоприемники подается импульсами большая разность потенциалов, например 30 кв, при расстоянии между стволами около 10 м. Напряжение по проволокам передается на обе пули, и с головной части той из них, которая находится под отрицательным потенциалом, начинается интенсивная термоэлектронная эмиссия. Электроны вылетают с этой пули, движутся в воздухе по другой, ионизируя при этом воздух. При этом концентрация электронов и ионов в воздухе возрастает и возрастает проводимость воздуха. Когда приложенный импульс напряжения перестает подаваться на токоприемники, на свободные электроны воздействует поле грозовой ячейки, ускоряет их и создает искровые разряды, которые служат инициаторами молний и тихих разрядов, и увеличивают ток в грозовой ячейке. Длительность и мощность подаваемого импульса определяются энергетическим балансом затрат энергии на инициацию молний и тихих разрядов и получаемой с них энергии. В последнем случае может использоваться проволока, покрытая изолятором, чтобы не было короткого замыкания при соприкосновении двух проволок разных пуль (снарядов).

Устройство, стреляющее пулями или снарядами, может содержать установленные последовательно огнестрельное оружие и электромагнитный ускоритель пуль или снарядов, например рельсовый. В этом случае пулю или снаряд сначала ускоряют пороховые газы, а затем - электромагнитные поля ускорителя, например рельсового.

Система запитки накопителя работает следующим образом. Первый вариант давно известен. Участок обмотки соленоида нагревается, переходит в нормальное состояние, и через тоководы на участок подается разность потенциалов. По обмотке течет ток и соленоид запитывается. После запитки соленоид весь переводится в сверхпроводящее состояние. Второй вариант - изобретение автора. Электромагнитное излучение генератора электромагнитного излучения поступает внутрь резонатора или внутрь волновода. В резонаторе излучение отражается от зеркал и усиливается. При этом излучение проходит поляризатор и становится линейно поляризованным, затем проходит между параллельными пластинами модулятора, разогревает их, и с поверхностей эмиссионных катодов начинается термоавтоэлектронная эмиссия. При этом, поскольку эмиссионные катоды выполнены на поверхностях проводящих полосок, обращенных к одной обкладке внешнего конденсатора, то эмиссия будет интенсивной только при определенной полярности электрического поля волны, а при другой полярности эмиссионные электроны будут тормозиться полем волны. При определенной плотности эмиссионных электронов в зазоре между пластинами электронное облако отражает электромагнитную волну. При этом между обкладками внешнего конденсатора через них между проводящими пластинами течет ток. При обратной полярности поля волна между пластинами проходит. Получается, что волна модулирует сама себя, при этом частота модуляции равна частоте волны.

Модулированная волна имеет принципиальное отличие от всех известных видов электромагнитного излучения: это линейно поляризованная волна, вектор электрического поля которой направлен строго в одну сторону в течение одного полупериода, и его интенсивность равна нулю в течение другого полупериода. В других периодах направление вектора электрического поля остается прежним.

Модулированная волна выходит из модулятора и поступает на поверхность обмотки сверхпроводящего соленоида, который является накопителем энергии. Расстояние от выхода модулятора до обмотки много меньше длины волны излучения. Волна поступает на обмотку всегда с вектором электрического поля, направленным в одну и ту же сторону. Это поле разгоняет носители тока в сверхпроводнике и запитывает соленоид. При этом он полностью находится в сверхпроводящем состоянии. Отраженная от сверхпроводника волна направляется обратно в модулятор и проходит сквозь него в генератор электромагнитного излучения, в котором рассеивается на электронах и переизлучается обратно. Отраженная от сверхпроводника волна и волна, идущая из генератора в модуляторе, взаимно ослабляются, поле их компенсируется, и поэтому эмиссионные катоды на отраженную волну практически не реагируют.

Аналогично происходит запитка соленоида и в том случае, если вместо резонатора используется волновод. На одной из его стенок расположен участок обмотки сверхпроводящего соленоида, около которой на расстоянии, много меньшем длины волны, установлен модулятор. Обмотка тянется вдоль всей стенки волновода. Несколько модуляторов выполнены вдоль всей стенки рядом с обмоткой. Излучение запускается в волновод. Промодулированное излучение поступает на обмотку с определенным направлением электрического поля волны и запитывает соленоид, отраженное возвращается в волновод.

Возможны другие варианты, описанные в заявке на изобретение Богданова автоэлектронного модулятора электромагнитного излучения. Возможно использование приборов, определяющих направление электрического поля в грозовом облаке. Одно из таких устройств может иметь следующий вид: герметически закрытая капсула из диэлектрика, например стекла, в которой подвешен электрический диполь, например диэлектрическая палочка, на концах которой - разноименно заряженные металлические шары. В электрическом поле грозового облака диполь поворачивается по току. По положению, принимаемому диполем, определяется направление поля в грозовом облаке и направление, в котором надо создавать проводящий канал в атмосфере.

Другой вариант. Внешняя поверхность летательного аппарата может быть покрыта коронирующими электродами, например, остриями. В поле облака с их поверхности течет ток. К электродам (остриям) изнутри устройства подходят провода с измерителями тока, например амперметрами, по показаниям которых определяются направление поля в облаке и направление, в котором надо создавать проводящие каналы в атмосфере.

Определим эффективность и параметры работы устройства.

Одна молния в среднем несет 109 Дж электрической энергии [8]. В тропических странах грозы длятся по несколько часов, и удары молний происходят практически каждую минуту (удары грома следуют непрерывно) [9]. На Земле есть места, например, около острова Ява, где за сутки, выискивая в тропиках грозовые облака и перелетая от грозовой ячейки к ячейке, возможно вызывать на устройство по одной молнии каждую минуту 12 ч в сутки (12 ч уходят на перелеты). Это теоретически дает 7,21012 Дж энергии в сутки.

Целесообразно для запитки энергией мощных космических кораблей с энергией накопителя, достаточной для полета на другую планету, использовать несколько мелких летательных аппаратов для полетов только в атмосфере с энергией накопителей много меньше. Десять таких аппаратов теоретически в сутки могут набрать 7,21013 Дж энергии. В дальнейшем они отдают эту энергию на основной летательный аппарат для полетов в космосе. Таким образом, необходимую энергию можно набрать за определенный промежуток времени.

Летательный аппарат с такой энергией, обладающий электроракетным двигателем Богданова, выполненным даже в сильно упрощенном конструктивном варианте, например только с коаксиальными ускорителями плазмы для горизонтального разгона в атмосфере, за счет накопленной в соленоиде энергии способен летать на Венеру, Марс и Юпитер, причем туда и обратно. Подчеркнем, что на Юпитере есть грозовая активность, а значит, и возможность с помощью устройства заново дополнительно запасать энергию.

При горизонтальном разгоне в атмосфере с помощью электроракетного двигателя Богданова устройство для создания проводящего канала в атмосфере может работать как ионизатор газа атмосферы впереди по курсу летательного аппарата, например, перед коаксиальными электродами.

Для повышения эффективности работы устройства в грозовое облако можно распылять различные вещества, усиливающие грозовую активность и процессы накопления атмосферного электричества, например, путем ускорения образования дисперсных частиц льда в атмосфере.

Энергию, выработанную устройством, можно передавать на Землю, например, с помощью направленного микроволнового излучения и использовать как энергию наземной электростанции. Также можно транспортировать на Землю после запитки накопители энергии (соленоиды) и брать энергию уже из них, направляя их затем снова в атмосферу.

Теоретическая средняя мощность, развиваемая устройством при накоплении энергии порядка 2107 Вт, - это та мощность, с которой позволяет накапливать энергию природа грозовых облаков. Ограничения возникают из-за устройства запитки накопителя энергии. Для одного соленоида запитка должна вестись через несколько участков обмотки. При этом автор полагает, что запитка устройством, содержащим предлагаенмый автоэлектронный модулятор электромагнитного излучения, будет более эффективна, чем применявшаяся ранее система, и позволит работать с такой мощностью.

Устройство дает человечеству экологически чистый источник энергии и позволяет существенно снизить остроту наступающего энергетического кризиса, обеспечивая земную цивилизацию количеством энергии, сравнимым по порядку величины с ее сегодняшними потребностями в электроэнергии. Также устройство решает проблемы энергообеспечения воздушного транспорта и космических полетов.

Источники информации 1. Космические двигатели: состояние и перспективы, 1988 г.

2. Богданов И.Г. Электроракетный двигатель Богданова. Патент N 2046210. Положительное решение по заявке 5064411 от 5 октября 1992 г.

3. Приспособление для использования атмосферного электричества. Авторское свидетельство СССР N 781 от 1925 г.

4. Устройство приема, передачи и накопления атмосферного электричества. Патент 2019918. Положительное решение по заявке 93003002/21 от 18.01.93.

5. Ю.А.Бауров, В.М. Огарков. Способ перемещения объекта в пространстве и устройство для его осуществления. Заявка N 4881920/07 от 11.11.1990 г. Положительное решение 23.07.1992 г.

6. Брехна Г. Сверхпроводящие магнитные системы. 1976 г.

7. Богданов И.Г. Автоэлектронный модулятор электромагнитного излучения - прибор, выпрямляющий волну. Запитка соленоидов летательных аппаратов и другие применения. Ассоциация делового сотрудничества "Земляне". Тезисы докладов VI международной научно - практической конференции "ДЕЛОВЫЕ ЛЮДИ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ ОСВОЕНИЕ КОСМОСА", М., 1994 год.

8. Райзер Ю.П. Физика газового разряда, 1987 г.

9. Колоколов В.П. Грозы идут по планете, 1965 г.

Формула изобретения

1. Устройство для использования атмосферного электричества, содержащее конденсатор, соединенный с токоприемником, отличающееся тем, что снабжено летательным аппаратом, соединенным с конденсатором, выпрямителем, дополнительным токоприемником, накопителем энергии и системой запитки накопителя, электрически соединенной с обкладками конденсатора, выполненной с возможностью преобразовывать энергию, накопленную в конденсаторе, в энергию, накапливаемую в накопителе энергии, причем один токоприемник электрически через выпрямитель соединен с одной обкладкой конденсатора, а второй через выпрямитель - с другой, при этом около токоприемника установлено устройство создания проводящего канала в атмосфере, электрически контактирующего с токоприемником.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство создания проводящего канала в атмосфере снабжено источником ионизирующего излучения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопитель энергии выполнен в виде сверхпроводящего соленоида.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство создания проводящего канала в атмосфере снабжено лазером на свободных электронах.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство создания проводящего канала в атмосфере содержит устройство, стреляющее пулями или снарядами.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что к пулям или снарядам присоединена проводящая проволока, выполненная с возможностью разматываться при движении пули или снаряда, электрически соединенная с токоприемником.

7. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что пули и снаряды выполнены трассирующими и покрыты материалом, содержащим вещество с потенциалом ионизации менее 5,5 эВ.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пули или снаряды наполнены внутри горючим материалом с возможностью сгорания и выхода продуктов горения через хвостовую часть пули или снаряда.

9. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что головная часть пули или снаряда покрыта материалом с работой выхода менее 3,6 эВ.

10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство, стреляющее пулями или снарядами, содержит огнестрельное оружие.

11. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пули или снаряды содержат материал, способный вступать с компонентами воздуха в плазмохимические реакции с образованием частиц.

12. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что устройство, стреляющее пулями или снарядами, содержит электромагнитный ускоритель пуль или снарядов.

13. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пули или снаряды наполнены изнутри трассером, в котором инжектированы атомы щелочного металла.

14. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутри пули или снаряда находится топливо и окислитель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, использующим природные источники электричества, а именно к электростанциям, использующим энергию электрического поля Земли

Изобретение относится к физике, в частности к электротехническим устройствам для использования атмосферного электричества

Изобретение относится к области использования атмосферного электричества

Изобретение относится к области малой электроэнергетике, в которой используются природные источники электричества и может быть применено при строительстве экологически чистых природных электростанций для электропитания небольших промышленных объектов и населенных пунктов

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для бесперебойного обеспечения энергией автономного электрооборудования, например автоматических метеостанций или космических зондов

Изобретение относится к области использования природных источников электричества и может быть использовано для получения электроэнергии в любой точке Земли, в любое время года и суток, при любых погодных условиях, а при грозовой деятельности - со значительным эффектом в течение короткого времени

Изобретение относится к устройствам, использующим природные источники электричества, а именно к устройствам, использующим энергию ионосферы Земли

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обнаружения изменения природного (фонового) электростатического поля в биосфере Земли
Изобретение относится к способу получения альтернативного вида электроэнергии из электростатического и/или электромагнитного скопления слабовзаимодействующих элементарных частиц (микрочастиц), образующих энергетические кластеры в вихревых структурах природных явлений

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для накопления электрической энергии

Изобретение относится к области летательных аппаратов легче воздуха

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для накопления электрической энергии в любой точке Земли и в любое время, для обеспечения эффективной молниезащиты

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для получения электрической энергии

Изобретение относится к использованию атмосферного электричества

Наверх