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 № 98104859/09 от 23.03.1998 г.,Н02 К 55/00 опубл. 10.02.2000 г., БИ № 4, автор -Солодов Б.М) и
"Магнитная система для электрической машины" (заявка № 98107959/09 от 30.04.1998 г., Н02 К55/00, опубл. 20.02.2000
г. БИ № 5, автор - Солодов Б.М.). Также были поданы международные заявки РСТ/RU 99/00006 и РСТ/RU 99/00003 от
05.01.1999 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.