Транспортный аппарат - RU2017658C1

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к космическим исследованиям, в частности к транспортным аппаратам, пилотируемым в атмосфере Земли и в космосе. Транспортный аппарат может быть использован для плавания в морской воде.

Известен транспортный аппарат, содержащий аэродинамически профилированный осесимметричный корпус с изоляционной и магнитопрозрачной оболочками, энергодвигательную установку, включающую электрогенерирующую систему, подключенные к ней проводящие элементы, образующие секционированную электромагнитную структуру, взаимодействующую с внешней средой, а также средства для создания реактивной тяги, содержащие элементы для хранения, ионизации и организации истечения рабочего тела по внешнюю среду.

Недостатками транспортного аппарата являются узкая область его применения, низкая маневренность и управляемость.

Цель изобретения - расширение области применения транспортного аппарата, повышение его маневренности и управляемости.

Это достигается тем, что в транспортном аппарате, содержащем аэродинамически профилированный осесимметричный корпус с изоляционной и магнитопрозрачной оболочками, энергодвигательную установку, включающую энергогенерирующую систему, подключенные к ней проводящие элементы, образующие секционированную электромагнитную структуру, вводимую во взаимодействие с внешней средой, а также средства для создания реактивной тяги, содержащие элементы для хранения, ионизации и организации истечения рабочего тела во внешнюю среду, энергодвигательная установка снабжена подключенными к энергогенерирующей системе электродами, параллельными участками проводящих элементов, расположенных в радиальных плоскостях по отношению к оси симметрии корпуса, а также магнитогидродинамическими преобразователями, связанными через коммутационные средства с электрогенерирующей системой и имеющими в качестве своих каналов элементы для организации истечения рабочего тела во внешнюю среду, причем проводящие элементы размещены между внутренней изоляционной и внешней магнитопрозрачной оболочками корпуса, а электроды установлены на внешней оболочке корпуса. Электрогенерирующая система снабжена маховичными аккумуляторами энергии, а электрогенераторы данной системы выполнены в виде обратимых электромашинных преобразователей с валами, кинематически связанными с валами маховичных аккумуляторов энергии, секции электромагнитной структуры выполнены в виде зигзагообразных изогнутых проводящих элементов, контуры которых замкнуты обмотками соленоидов, подключенных через коммутационные средства к электрогенерирующей системе и размещенных по периметру корпуса аппарата; каждый магнитогидродинамический преобразователь выполнен в виде последовательно расположенных приводного компрессора, связанного с окружающей средой, преобразователя топлива в ионизированное рабочее тело с электрогидравлическим разрядником, эжектирующего устройства, камера разрежения которого связана через автоматический перепускной клапан с отсеком маховичных аккумуляторов энергии, магнитогидродинамического канала с магнитной системой, соединенного с выходом эжектирующего устройства, и сопла. Проводящие элементы, обмотки электрогенераторов, соленоидов и обмотки магнитных систем магнитогидродинамических преобразователей выполнены сверхпроводящими. Аппарат снабжен ионизаторами внешней среды, взаимодействующей с магнитопрозрачной оболочкой корпуса, расположенными в верхней и нижней частях корпуса; аппарат снабжен топливным баком, связанным с преобразователями топлива в ионизированное рабочее тело и выполненным в виде полого секционированного по числу магнитогидродинамических преобразователей кольца и размещен в изоляционной оболочке симметрично относительно оси симметрии корпуса. Аппарат снабжен баком для воды, связанным с преобразователями топлива в ионизированное рабочее тело, выполненным в виде полого секционированного кольца и размещенным в изоляционной оболочке симметрично относительно оси симметрии корпуса. Изоляционная и магнитопрозрачная оболочки выполнены в виде полых дисков, верхние части которых имеют выпуклость, а нижние части - вогнутость, изоляционная и магнитопрозрачная оболочки по периметру соединены между собой полым кольцом для повышения прочности и размещения в нем соленоидов и части проводящих элементов секций электромагнитной структуры.

На фиг. 1 схематично изображен транспортный аппарат, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - секция магнитной структуры, аксонометрия; на фиг. 5 - то же, магнитогидродинамический преобразователь, в увеличенном масштабе; на фиг. 6 - структурная схема управления секцией энергодвигательной установки; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 2 (вид магнитного и электрического полей между двумя соседними электродами электромагнитной структуры); на фиг. 8 - вид другой модификации магнитного и электрического полей между двумя соседними электродами электромагнитной структуры; на фиг. 9 - схема расположения сил при старте и удалении аппарата от поверхности Земли; на фиг. 10 - иллюстрация расположения сил на I стадии торможения аппарата; на фиг. 11 - то же, на II стадии торможения аппарата; на фиг. 12 - то же, при зависании аппарата над поверхностью Земли; на фиг. 13 - то же, при движении аппарата из положения зависания; на фиг. 14 - то же, при изменении направления движения аппарата на 180^о из положения зависания; на фиг. 15 - то же, при движении аппарата в морской воде.

Транспортный аппарат 1 содержит аэродинамически профилированный осесимметричный с магнитопрозрачной 2 и изоляционной 3 оболочками корпус, энергодвигательную установку, включающую секционированную электромагнитную структуру 4, подключенную к электрогенерирующей системе 5, изолированную кабину 6 со средствами 7 и 8 жизнеобеспечения и управления аппаратом и устройство 9 для старта и посадки аппарата 1.

Магнитопрозрачная 2 и изоляционная 3 оболочки, образующие собственно корпус аппарата, выполнены в виде полых дисков, верхние поверхности которых имеют выпуклость, а нижние поверхности- вогнутость, обеспечивающие практически идеальный аэрогидродинамический профиль для движения в любой среде и любом направлении пространства.

Для повышения прочности корпуса магнитопрозрачная 2 и изоляционная 3 оболочки в диаметральной плоскости аппарата соединены полым кольцом 10. Магнитопрозрачная 2 и изоляционная 3 оболочки корпуса аппарата выполнены из специальных жаропрочных легких материалов, причем оболочка 2 изготовлена из прозрачного материала для магнитных полей, а оболочка 3 - из электромагнитно-изоляционного материала. В верхней части корпуса смонтирован аэрогидродинамический обтекатель 11, изготовленный из композиционного материала: прозрачного изнутри и непрозрачного снаружи к световым лучам. В нижней части корпуса смонтирован герметизированный люк 12. На периферии аэрогидродинамического обтекателя 11 и люка 12 смонтированы ионизаторы 13 внешней среды известной конструкции, например лазеры жесткого ультрафиолетового излучения (для ионизации внешней среды могут быть использованы рентгеновские лучи, γ-лучи). Ионизаторы 13 внешней среды предназначены для ионизации среды, взаимодействующей с магнитопрозрачной 2 оболочкой при движении аппарата 1 в пространстве.

Внутри изоляционной оболочки 3 смонтированы герметичные концентрические перегородки-переборки 14, 15, 16 с герметичными люками (не показаны) для повышения жесткости и прочности конструкции корпуса, образующие концентрические отсеки 17-20 для размещения оборудования аппарата 1. Люки предназначены для перемещения экипажа внутри аппарата 1 (не показаны). Отсеки 17 и 18 сообщаются с внешней средой посредством герметизированных устройств, например кингстонов (не показаны).

Секционированная электромагнитная структура 4 предназначена для изменения и регулирования скорости и направления аппарата и состоит из зигзагообразных изогнутых сверхпроводящих элементов 21, выполненных в виде проводников или кабелей, контуры каждой секции которых замкнуты сверхпроводящими обмотками соленоидов 22, и электродов 23, подключенных к электрогенерирующей системе 5.

Для обеспечения сверхпроводимости элементов 21 и соленоидов 22 используется, например, гелий. При изготовлении сверхпроводящих материалов, например, обладающих сверхпроводимостью при комнатной температуре, магнитная система может быть изготовлена, например, методом напыления материалов на изоляционную оболочку 3 корпуса, что сократит число проводящих элементов 21 в секции. Участки сверхпроводящих элементов 21 размещены между внутренней изоляционной 3 и внешней магнитопрозрачной 2 оболочками и расположены в радиальных плоскостях по отношению к оси симметрии корпуса. Сверхпроводящие соленоиды 22 с обмотками возбуждения расположены в полом кольце 10, сообщенные через специальные переходные устройства (не показаны) с сверхпроводящими элементами 21. Электроды 23 размещены параллельно участкам сверхпроводящих элементов 21 на поверхности магнитопрозрачной оболочки 2 корпуса и электроизолированы от нее. Для обеспечения обтекаемости аппарата электроды 23 проложены в канавках 24 магнитопрозрачной оболочки 2. Электромагнитная структура 4 взаимодействует с внешней средой. Количество секций электромагнитной структуры 4 аппарата предусматривается не менее восьми (по четырем секциям как в верхней, так и в нижней частях аппарата), а максимальное количество секций определяется в завимисости от способа использования и массы аппарата 1. В данной конструкции аппарата предусмотрено 16 секций, при этом нижние секции электромагнитной структуры смещены на 22,5^о относительно верхних секций, что позволяет изменить курс движения с точностью 11,25^о. При большом количестве секций курс движения возможно поддерживать с точностью 1^о .

Электрогенерирующая система 5 энергодвигательной установки аппарата включает основные маховичные аккумуляторы 25 энергии, выполненные в виде супермаховиков, дополнительный аккумулятор 26 энергии, выполненный в виде сверхпроводящего кольцеобразного соленоида 27, размещенных в отсеке 20 под изолированной кабиной (ходовой рубкой) 6, магнитогидродинамические преобразователи 28 и электрогенераторы 29, выполненные в виде обратимых электромашинных преобразователей со сверхпроводящими обмотками, валы которых кинематически связаны с валами маховичных аккумуляторов 25 энергии.

Основные маховичные аккумуляторы 25 энергии выполнены с валами 30 вращения, ориентированными к оси симметрии аппарата 1, и расположены под изолированной кабиной 6. Количество супермаховиков соответствует количеству магнитогидродинамических преобразователей. Супермаховики 25 предназначены для стабилизации движения аппарата 1 за счет гироскопического эффекта и питания энергией электромагнитной структуры 4.

Магнитогидродинамические преобразователи 28 предназначены для создания реактивной тяги и генерирования электроэнергии и установлены в вертикально расположенных шахтах 31 симметрично относительно оси симметрии аппарата, в отсеке 19. Каждый магнитогидродинамический преобразователь 28 выполнен в виде последовательно расположенных приводного компрессора 32, связанного с окружающей средой, преобразователя 33 топлива в ионизированное рабочее тело, эжектирующего устройства 34, камера 35 разрежения которого связана через автоматический перепускной клапан 36 с отсеком 20 основных маховичных аккумуляторов 25 энергии и дополнительного аккумулятора 26 энергии, магнитогидродинамического канала 37 с сверхпроводящей магнитной системой 38, подключенной к дополнительному аккумулятору 26 энергии, соединенного с выходом эжектирующего устройства 34, и сопла (дюзы) 39, размещенного под аппаратом 1. Входные и выходные отверстия соответственно приводных компрессоров 32 и сопл 39 закрываются специальными герметизированными заслонками с приводами (не показаны). В данной конструкции аппарата предусмотрены восемь магнитогидродинамических преобразователей. Магнитогидродинамические каналы 37 электрически связаны через основные коммутационно-переключающие устройства 40 с блоками 41 управления и с электродами 23 верхних и нижний секций электромагнитной структуры 4.

Обратимые электромашинные преобразователи (электрогенераторы) 29 связаны через дополнительные коммутационно-переключающие устройства 42 с магнитогидродинамическими преобразователями 28 и соленоидами 22 электромагнитной структуры 4. Кроме того, дополнительные коммутационно-переключающие устройства 42 электрически связаны с основными коммутационно-переключающими устройствами 40 и предназначены для подвода энергии к дополнительному аккумулятору 26 энергии и к электродам 23 электромагнитной структуры 4.

Приводной компрессор 32 известной конструкции имеет электродвигатель 43 для приведения его в действие и связан с основным коммутационно-переключающим устройством 40 магнитогидродинамического преобразователя. Компрессор 32 предназначен для сжатия окружающей среды и подачи ее в преобразователь 33 топлива в ионизированное рабочее тело.

Преобразователь 33 топлива в ионизированное рабочее тело снабжен электрогидравлическим разрядником 44 и через вспомогательную аппаратуру (не показана) подключен к топливному баку 45, выполненному в виде полого секционированного по числу магнитогидродинамических преобразователей кольца, размещенного симметрично относительно оси симметрии аппарата во внутренней изоляционной оболочке корпуса в отсеке 19. В качестве топлива может быть использовано как традиционное топливо - сжиженный газ, жидкий металл, так и другие виды топлива, например тяжелая вода (Д₂O), сверхтяжелая вода (Т₂О) для слияния ядер изотопов водорода. В отсеке 19 аппарата предусмотрен бак 46 для воды (Н₂О), выполненный в виде полого секционированного кольца, размещенного симметрично относительно оси симметрии аппарата. Вода используется как для жизнеобеспечения космонавтов, так и для получения исходных продуктов, например, суспензий для топливной системы магнитогидродинамических преобразователей.

Эжектирующее устройство 34 предназначено для разгона ионизированного рабочего тела, а также откачивания воздуха из отсека 20 основных маховичных аккумуляторов 25 энергии и дополнительного аккумулятора 26 энергии. Устройство 34 состоит из нескольких ступеней сопл 47, например, Лаваля.

Магнитогидродинамический канал 37 может быть выполнен круглого или квадратного сечения с системой электродов 48, подключенных к основному коммутационно-переключающему устройству 40. Сопло (дюза) 39 известной конструкции предназначено для формирования ионизированного потока рабочего тела при движении аппарата 1 в пространстве.

Изолированная кабина (ходовая рубка) 6, предназначенная для управления аппаратом 1, по форме в плане представляет собой круг. Стенка 48, пол 49 и аэрогидродинамический обтекатель 11 предназначены для защиты экипажа от внешних и внутренних полей: электрических, магнитных, тепловых и ионизирующих излучений. Вблизи внешней поверхности стенки 48 в отсеке 21 размещены средства 7 жизнеобеспечения экипажа, связанные через специальные переходные устройства со средствами 8 управления аппаратом - с пультом управления и пространством кабины 6. К средствам 7 жизнеобеспечения могут быть отнесены агрегаты подготовки воздушной смеси для дыхания и ее утилизации, поддержания заданных пределов температуры, влажности и давления, утилизации отходов жизнедеятельности экипажа, а также устройства для их отдыха. В отсеке 21 размещен запас продуктов питания космонавтов. Кроме того, в отсеке 21 смонтированы ЭВМ, блоки управления 41, подключенные к пульту управления 8.

На внутренней поверхности стенки 48 кабины 6 размещены средства 8 управления - пульт управления. На пульте управления расположены органы управления и контроля агрегатами аппарата, приборы ориентации и движения в пространстве, автоматические приборы расчета траектории движения, средства связи, приборы контроля и управления средой обитания экипажа и другие приборы для исследования космического пространства. Устройство 9 для старта и посадки аппарата 1 может быть выполнено в виде телескопических силовых цилиндров 49, на свободных штоках которых монтируются опорные башмаки 50. Устройство 9 в полете убирается в отсек 18. Люк 12, шахта 51 и люк 52 предназначены для входа и выхода космонавтов из аппарата 1.

Транспортный аппарат работает следующим образом.

Перед стартом в аппарат 1 подаются топливо, вода, продукты питания, космонавты занимают рабочие места за пультом управления 8, причем все агрегаты аппарата отключены от источников питания и бездействуют.

Для приведения в действие оборудования аппарата подключают внешний мощный источник электрической энергии через ввод (фидер) к дополнительному коммутационно-переключающему устройству 42, с помощью которого приводят в действие обратимые электромашинные преобразователи 29. Электромашинные преобразователи 29 раскручивают до предельно возможных оборотов основные маховичные аккумуляторы 25 энергии - супермаховики, затем к внешнему источнику электроэнергии через другой ввод (фидер) подключают дополнительный аккумулятор 26 энергии и резервный аккумулятор питания органов управления аппаратом. После подготовительных операций электромашинные преобразователи 29 переключают в режим электрогенераторов, используя энергию супермаховиков, с помощью которых через коммутационно-переключающие устройства 42 и 40 подводится регулируемая электроэнергия к верхним и нижним секциям электромагнитной структуры 4, включаются ионизаторы 13 внешней среды.

Может быть предусмотрен другой вариант подготовительных операций. Сначала электроэнергию подают к основным и дополнительному аккумуляторам 25, 26 энергии, а затем ко всем секциям магнитной структуры аппарата, в которых в силу сверхпроводимости начинают непрерывно циркулировать токи. После этого с пульта управления 8 подключают электроды 23 и ионизаторы 13 внешней среды.

Электрический ток, протекающий по проводящим элементам 21 секций магнитной структуры, направлен в противоположные стороны. В результате этого магнитные поля, создаваемые участками секций магнитной структуры в окружающей транспортный аппарат 1 среде, складываются от смежных проводящих элементов. Подача электроэнергии - напряжения на электроды 23 благодаря ионизации внешней среды приводит к тому, что между электродами 23 начинают течь токи. Поскольку направление магнитного поля, создаваемого сверхпроводящими элементами 21, в основном перпендикулярно линиям электрического тока, на окружающую среду будет действовать лоренцова сила f в направлениях к периферии транспортного аппарата 1. Реакция отбрасываемой электромагнитной силой f окружающей среды (ионизированного воздуха) создает силу тяги (реактивную тягу), F_p, которая, складываясь от шестнадцати секций электромагнитной структуры, создает подъемную силу А, направленную от поверхности Земли. Транспортный аппарат, преодолевая силу притяжения Земли, отрывается от поверхности последней, при этом подъемную силу А аппарата регулируют за счет интенсивности ионизации внешней среды и увеличения тока между электродами 23. Реакция электромагнитного излучения ионизаторов внешней среды также увеличивает подъемную силу А. Транспортный аппарат 1 приобретает равномерно ускоренное движение.

Из аэрогидродинамики известно, что подъемная сила А равна произведению плотности ρ, циркуляции r и относительной скорости аппарата в среде V(A= ρ˙ r˙ V). В связи с тем, что лоренцова сила f в каждый момент времени сбрасывает окружающую среду (ионизированный воздух) со всей поверхности транспортного аппарата, то как уплотнение среды с плотностью ρ, так и пограничный слой среды вблизи поверхности аппарата практически отсутствует, т.е. сопротивление среды движению аппарата практически равно нулю. Транспортный аппарат, сбрасывая в каждый момент времени ионизированную среду с поверхности, перемещается в искусственно создаваемом безвоздушном пространстве. Скорость V транспортного аппарата велика и может достигать порядка 185000 км/ч.

Таким образом, шестнадцать секций электромагнитной структуры энергодвигательной установки транспортного аппарата эквивалентны шестнадцати магнитогидродинамическим двигателям с внешним магнитным полем.

При подъема транспортного аппарата 1 от поверхности Земли уменьшается плотность среды. Плотность ρ на высоте 8 км 0,526 кг/м³, что снижает по абсолютной величине подъемную силу А аппарата 1. Для увеличения подъемной силы А аппарата необходимо либо увеличивать силу тока в электромагнитной структуре (резерв энергии ограничен), либо последовательно включать магнитогидродинамические преобразователи 28. На первой стадии подъема аппарата включают четыре магнитогидродинамического преобразователя, а затем на высоте 100 км - остальные магнитогидродинамические преобразователи.

Для включения магнитогидродинамических преобразователей 28 предварительно с пульта управления 8 открывают заслонки отверстий приводных компрессоров 32 и сопл 39, затем включают электродвигатель 43 компрессора 32 и систему топливопитания преобразователя 33 топлива в ионизированное рабочее тело. В преобразователь 33 одновременно впрыскивают при заданном соотношении топливо и воду и пропускают через среду высоковольтный искровой разряд, в результате которого возникает электрогидравлический удар. В преобразователе 33 среда мгновенно превращается в плазменное состояние с выделением большого объема ионизированного рабочего тела (ионизированный газ) с высоким давлением и температурой, при этом ударная волна направлена вдоль продольной оси преобразователя 33. Из преобразователя 33 ионизированное рабочее тело выбрасывается в эжектирующее устройство 34, в котором рабочее тело ускоряется, причем скорость потока ионизированного рабочего тела превосходит на порядок скорость звука. Ускоренный поток ионизированного рабочего тела устремляется в магнитогидродинамический канал 37 известной конструкции.

Из магнитной гидродинамики известно, что электрическая мощность р, генерируемая в единице объема рабочего тела, Вт/м³
р = σ˙B²˙v²˙η(1-η), где σ - удельная электрическая проводимость рабочего тела, Ом˙ м^-1;
В - индукция магнитного поля, тл;
v - скорость движения рабочего тела, м/с;
η- нагрузочный параметр, при eta< 1 величина р положительна и магнитогидродинамический преобразователь служит генератором; при eta> 1 магнитогидродинамический преобразователь является двигателем.

Из вышеприведенного уравнения следует, что чем выше удельная электрическая проводимость рабочего тела σ , индукция магнитного поля В и скорость v движения рабочего тела, тем выше электрическая мощность р.

Из магнитогидродинамического канала 37 поток ионизированного рабочего тела выбрасывается через сопло 39 в пространство. Электрическая энергия, полученная в магнитогидродинамическом преобразователе, через коммутационно-переключающие устройства 40, 42 подводится соответственно к электродам 23, а также к основным маховичным аккумуляторам 25 энергии и дополнительному аккумулятору 26 энергии, при этом при помощи обратимых электромашинных преобразователей 29 дополнительно раскручиваются маховичные аккумуляторы 25 энергии и подзаряжается дополнительный аккумулятор 26 энергии.

При истечении ионизированного рабочего тела из сопл 39 магнитогидродинамических преобразователей 28 на сопла 39 действует сила тяги (реактивная сила) F_p, направленная по направлению движения аппарата 1.

Благодаря воздействию на транспортный аппарат 1 двадцати, а затем двадцати четырех магнитогидродинамических преобразователей аппарату сообщается дополнительное ускорение, вследствие чего увеличивается его скорость движения в пространстве.

При движении транспортного аппарата 1 в областях повышенной ионизации атмосферы Земли с максимумом ионов порядка 10⁴ см³ на высоте 10-40 км интенсивность ионизаторов 13 внешней среды снижается либо ионизаторы 13 внешней среды отключаются в сильно ионизированных слоях атмосферы Земли.

При достижении заданного удаления от поверхности Земли, например 500 км и более, с пульта управления 8 отключаются магнитогидродинамические преобразователи 28 и обесточиваются ионизаторы 13 внешней среды и электроды 23 электромагнитной структуры 4, при этом магнитная структура функционирует для защиты аппарата от ионизированных полей и космических лучей. После отключения магнитогидродинамических преобразователей 28, ионизаторов 13 внешней среды и электродов 23 подъемная сила А аппарата падает до нуля и аппарат превращается благодаря действующим на него сил тяготения в искусственный спутник Земли для исследования космического пространства и проведения работ в соответствии с программой полета.

В связи с тем, что вращающиеся тела, например маховые колеса, роторы электрических моторов и другие тела, стремятся наклонить свои оси так, чтобы они указывали на Полярную звезду, т.е. чтобы их оси стали параллельны оси вращения Земли, супермаховики 25, взаимодействуя друг с другом, компенсируют друг друга и обеспечивают ориентацию аппарата 1 независимо от оси вращения Земли. Коррекцию траектории движения аппарата 1 осуществляют при помощи магниогидродинамических преобразователей 28 и ионизаторов 13 внешней среды.

Для обеспечения возвращения транспортного аппарата 1 из космического пространства на поверхность Земли включают ионизаторы 13 внешней среды в направлении движения аппарата. Реакция электромагнитного излучения ионизаторов 13 внешней среды направлена в направлении установки ионизаторов 13 внешней среды. Аппарат 1 тормозит свое движение и под действием силы тяжести снижается в направлении поверхности Земли.

При вхождении аппарата 1 в относительно плотные слои атмосферы Земли осуществляется дальнейшее торможение аппарата с использованием его аэродинамического профиля и возбуждаемых электромагнитных сил секций электромагнитной структуры 4. Для этого с пульта управления 8 включается часть ионизаторов 13 внешней среды и электродов 23 электромагнитной структуры 4 с изменением на противоположное течение токов в электродах 23, причем включение осуществляют тех ионизаторов 13 внешней среды и электродов 23 секций электромагнитной структуры 4, которые находятся за перпендикулярной к направлению движения аппарата плоскостью. При изменении направления течения токов в электродах 23 изменяется направление электромагнитных сил f к оси симметрии аппарата, а реактивная сила F_p - к периферии аппарата, при этом подъемная сила А_n, возникающая при движении, компенсирует силу тяжести аппарата Р_а.

При достижении равенства сил, воздействующих на аппарат 1, с пульта управления 8 переключаются электроды 23 и включаются все ионизаторы 13 внешней среды с таким расчетом, чтобы верхние секции электромагнитной структуры 4 возбуждали подъемную силу А, направленную вверх, а нижние секции электромагнитной структуры 4 - силу А', направленную вниз аппарата 1, причем подъемная сила А больше силы А' на величину силы тяжести Р_а аппарата 1. При таком соотношении сил аппарат 1 зависает над поверхностью Земли. При незначительном увеличении подъемной силы А на величину Δ А аппарат 1 из положения зависания удаляется от поверхности Земли, а при увеличении силы А' на величину ΔА', из положения зависания аппарат 1 приземляется на поверхность Земли, при этом из аппарата выдвигают устройство 9 для посадки аппарата 1.

Аппарат 1 из положения зависания над поверхностью Земли может перемещаться в любом направлении. Для этого с пульта управления 8 переключают часть электродов 23 электромагнитной структуры 4, размещенных на верхней части аппарата, в направлении движения, при этом направление электромагнитных сил f будет направлено к оси симметрии аппарата, а реакция электромагнитных сил - реактивная сила F_p - к периферии аппарата 1. В результате сложения реактивных сил F_p, возникающих на верхней части аппарата 1, аппарат перемещается в заданном направлении. При движении аппарата 1 в любом направлении увеличивается подъемная сила А за счет скорости V перемещения.

Электромагнитная структура 4 электродвигательной установки транспортного аппарата 1 позволяет резко изменять направление его движения, например на 180^о. Для этого с пульта управления 8 уменьшают силу токов, протекающих по электродам 23 нижних секций электромагнитной структуры 4 аппарата, и реверсируют токи в электродах 23 верхних секций электромагнитной структуры 4. В результате транспортный аппарат 1 изменяет направление движения на 180^о, при этом чем больше скорость движения аппарата, тем больше подъемная сила А, возникающая за счет аэродинамического профиля аппарата.

Транспортный аппарат 1 может перемещаться в морской воде, так как морская вода электропроводна.

Для осуществления движения в морской воде транспортный аппарат 1 приводняется, при этом в аппарате 1 задраиваются все люки в концентрических переборках и заслонки магнитогидродинамических преобразователей 28, а затем открываются кингстоны отсеков 17 и 18 (условно не показаны) и морская вода заполняет отсеки 17 и 18, увеличивая Р_а на вес Р_б балласта. При одновременном погружении аппарата 1 включаются секции электромагнитной структуры 4, при этом ионизаторы 13 внешней среды не включаются, так как проводимость забортной воды относительно высока и составляет 4 Ом˙ м^-1, например, в Атлантическом океане на глубине 120 м.

Приемы включения секций электромагнитной структуры 4 аналогичны вышеописанным приемам. Старт транспортного аппарата с глубины океана осуществляется аналогичными приемами, описанными при старте аппарата с поверхности Земли в космическое пространство. Отличительная особенность заключается в том, что при переходе границы морская вода - воздух сначала включаются ионизаторы 13 внешней среды верхней части аппарата, а затем - на его нижней части. Кроме того, при подъеме аппарата с поверхности воды открываются кингстоны, из которых самотеком выливается вода из отсеков 17 и 18. В другом варианте вода из отсеков 17 и 18 продувается газообразной средой на глубине океана.

Отличительной особенностью движения аппарата в морской воде заключается еще и в том, что скорость движения аппарата под водой значительно ниже, чем в воздушной среде, так как плотность (удельный вес) морской воды во много раз выше в сравнении с воздухом.

Таким образом, транспортный аппарат обеспечивает возможность старта с космодрома в космическое пространство без ракеты-носителя, его возвращение, расширение области применения, повышение его маневренности и управляемости.

Транспортный аппарат универсален и может перемещаться в любых средах, что создает дополнительный положительный эффект, заключающийся в том, что предложенный аппарат может заменить ранее известные космические комплексы, а также средства для плавания под водой в океанах.

Реферат

Использование: космические исследования, транспортные средства, пилотируемые в атмосфере планеты, в открытом космосе, а также в морской воде. Сущность изобретения: транспортный аппарат (ТА) содержит аэродинамически профилированный корпус 2 с изолированной кабиной экипажа 6, дополнительный корпус 3 из электромагнитоизоляционного материала, ионизаторы 13 среды (лазеры жесткого УФ-излучения), средства регулирования скорости движения ТА в виде секционированной, установленной на корпусе 3 системы сверхпроводников 21, размещенных над ними на магнитопрозрачном внешнем корпусе 2 электродов и сверхпроводящих соленоидов 22, средства энергоснабжения ТА, включающие супермаховики 25 (в качестве основных аккумуляторов), дополнительный аккумулятор 26 в виде сверхпроводящего соленоида, МГД-преобразователи 28 и двигатели/генераторы 29 со сверхпроводящими обмотками, механически связанные с маховиками 25 (все указанные элементы связаны друг с другом и с элементами регулирования скорости ТА соответствующей коммутационной системой), а также различные вспомогательные системы: посадочно-взлетную, топливную (с баками 46 и 45 для воды, для горючего), жизнеобеспечения экипажа, управления (включая пульт 8) и т.д. Подъемная сила ТА создается за счет организации обтекания корпуса ионизуемой средой, а также работы МГД-преобразователей 28, куда подается среда из баков 45-46 и подвергается высоковольтному разряду. При плавании под водой затопляются отсеки 17 и 18 корпуса. 9 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула