Магнитные системы на основе магнитного поля земли

  МАГНИТНЫЕ  СИСТЕМЫ  НА  ОСНОВЕ  МАГНИТНОГО  ПОЛЯ  ЗЕМЛИ  главная

  С физической точки зрения Земля - это очень большой магнит, магнитные полюса которого соединены магнитными силовыми линиями, поэтому нет никаких физических ограничений на концентрирование магнитного поля Земли. Конечно, земное магнитное поле (сокращенно - ЗМП) по напряженности достаточно мало, поэтому требуется концентрация ЗМП с больших площадей, однако получение такого сконцентрированного поля вполне возможно физически и технически.

  Абсолютные размеры замкнутой оболочки со сконцентрированным ЗМП зависят от конкретных требований, а для примера рассмотрим удельные параметры для площади сечения внутри оболочки So = 1 м2 и при средней величине сконцентрированного поля внутри оболочки Hо= 1000 э = 8 .104 А/м, и плотность энергии среднего магнитного поля внутри оболочки wо  = 4 .10 Дж/м3. Такие параметры магнита вполне  пригодны для изучения сконцентрированного ЗМП в научных лабораториях, а кроме того, служит базовым вариантом для получения более мощных полей. При этом переход к параметрам более крупных магнитов осуществляется сравнением величины и энергии требуемого поля с удельными параметрами магнита на So.

  Безусловно, для получения таких магнитов интересно использование районов с магнитной аномалией, например, в районе Курской магнитной аномалии, где напряженность ЗМП превышает 100 А/м. При этом обычное ЗМП имеет напряженность на магнитном экваторе - около 27,1 А/м, а у магнитных полюсов - около 52,5 А/м, а для оценки параметров примем среднее ЗМП с напряженностью HЗ = 40 А/м.

  Магнитный поток Ф, равный произведению индукции на площадь сечения, является постоянным (аналог - магнитный насос  для сверхпроводящих поверхностей), тогда величина сконцентрированного поля внутри оболочки Hо к земному полю HЗ  равна:

  Но = НЗ (Sо + SЗ)/Sо, или SЗ = Sо (Hо - HЗ)/НЗ  (1)

где SЗ - первоначальное сечение магнитного потока ЗМП, забираемого и концентрируемого в сечение с площадью оболочки So. И для Но = 8 .104 А/м и HЗ = 40 А/м отношение  площадей примерно равно 2000, то есть для So = 1 м2  имеем SЗ = 2000 м2, что соответствует ЗМП с диаметром круга 50,4 м ( длина окружности 160 м). Конечно, это впечатляющие размеры, особенно в случае получения мощных магнитов, что ограничивает возможности предлагаемого способа, однако вполне реальны для современной техники. Отметим, что для концентрирования ЗМП используют сверхпроводящие контуры с эффектом Мейснера (впрочем, технические подробности можно опустить). А после концентрирования ЗМП это поле помещают в замкнутую оболочку (сверхпроводящую) и после этого сверхпроводящий контур удаляют.  То есть этот контур не является элементом или узлом магнита, не входит в конструкцию магнита при его последующей работе. И этот контур является самостоятельной конструкцией, предназначенной лишь для проведения подготовительной операции - концентрирования ЗМП. И такой один контур можно использовать многократно для получения множества магнитов. А сам магнит при работе использует небольшую замкнутую оболочку с габаритами на уровне So (технологию помещения ЗМП в оболочку опустим).

  Наибольший интерес представляет возможность получения протяженных по длине сконцентрированных полей ЗМП. Силовые линии ЗМП непрерывны, поэтому вполне допустимо  поле сконцентрировать в одном месте (в замкнутой оболочке) и затем постепенно распространять это сконцентрированное поле и дальше путем перемещения замкнутых элементов (сверхпроводящих)  по магнитным силовым линиям, проходящим через замкнутую оболочку и идущим к магнитным полюсам Земли, с сжатием силовых линий внутри стягивающих элементов. И каждый стягивающий элемент перемещают от замкнутой оболочки по магнитным силовым линиям и размещают эти элементы раздельно друг от друга на требуемом расстоянии от замкнутой оболочки, например, с шагом 10...100 м между ними. Таким образом, стягивающие элементы удлиняют сконцентрированное поле ЗМП на длину установки элементов от замкнутой оболочки, вплоть до уровня многих километров и более. И лишь после выхода из крайнего (последнего) стягивающего элемента сконцентрированное поле расплываются в пространстве до начальной напряженности ЗМП (техническое описание стягивающих элементов опускаем). Для наглядности приведем рис.1.

Рис.1: 1-сменный сверхпроводящий контур; 2- замкнутая оболочка;3 - дополнительный концентратор поля; 4 - стягивающие элементы; 5 - свободное ЗМП; 6 - концентрированное ЗМП; 7 - поверхность Земли.

  Здесь сменный контур сжимает свободное ЗМП до малого объема, который помещают внутрь замкнутой оболочки, а от него сконцентрированное ЗМП распространяют с помощью стягивающих элементов, а при необходимости используют и дополнительный концентратор магнитного поля, и все эти конструкции располагают на поверхности Земли. Подчеркнем, что благодаря непрерывности магнитных силовых линий ЗМП  контур и замкнутую оболочку, и стягивающие элементы можно выполнять из узких сверхпроводящих проводов с шириной всего 0,1 - 1 м, что резко упрощает выполнение операций по концентрированию ЗМП и работу с таким полем. При этом используют сконцентрированное магнитное поле именно между этими элементами, а не внутри этих узких элементов.

  Таким образом, получаем длинное сконцентрированное ЗМП, которое можно использовать в различных технических системах, вплоть до создания новых электрических машин (весьма своеобразных), проведения исследований по физике и т. п.

  Рассмотренное техническое решение было оформлено заявками на изобретение "Способ получения магнитного поля"(заявка г.,Н02 К 55/00 опубл. 10.02.2000 г., БИ № 4, автор - ) и "Магнитная система для электрической машины" (заявка г., Н02 К55/00, опубл. 20.02.2000 г. БИ № 5, автор - ). Также были поданы международные заявки РСТ/RU 99/00006 и РСТ/RU 99/00003 от 01.01.2001 г., и проведенный по ним тщательный патентный поиск и по технической литературе показал мировую новизну этих решений. Однако многие российские патентные эксперты ненавидят пионерские изобретения, а поскольку в России действует ублюдочный патентный закон, позволяющий эксперту свободно утопить любую заявку по бюрократическим "крючкам", то это и получилось с этими заявками (нет смысла здесь касаться печальной темы - уровня экспертизы).

  Однако автор уверен, что эти пионерские изобретения (и автор гордится ими) все равно будут реализованы и найдут применение в технике.