Все о магнитных двигателях своими руками

Все о магнитных двигателях своими руками

• О компании
• Новости
• Каталог магнитов
• Тех. раздел
• Доставка
• Оплата
• Где купить магниты?

• О компании
• Новости
• Каталог магнитов
• Тех. раздел
• Доставка
• Оплата
• Где купить магниты?

Каталог магнитов

• АКЦИИ
• Неодимовые магниты
  • Диск / Стержень
  • Кольцо / Трубка
  • Пластина/Призма
  • Магниты с зенковкой
  • Сегмент / Сектор
  • Другие формы
  • Магниты для высокой t°
• Ферритовые магниты
  • Ферритовые магниты в форме диска
  • Ферритовые магниты в форме кольца
  • Ферритовые магниты в форме пластины
  • Ферритовые магниты других форм
• Магнит AlNiCo/ЮНДК
  • Диск/Стержень AlNiCo
  • Кольцо / Трубка AlNiCo
  • Пластина/Призма AlNiCo
  • Другие формы — AlNiCo
• Магнит SmCo
  • Диск / Стержень SmCo
  • Кольцо / Трубка SmCo
  • Пластина/Призма SmCo
  • Другие формы — SmCo
• Магнитопласт
• Магнитные крепления и держатели
  • Магнитные крепления с зенковкой
  • Магнитные крепления с отверстием
  • Магнитные крепления под гайку
  • Магнитные крепления под болт
  • Магнитный крючок
  • Магниты с зенковкой NdFeB
  • Другие крепежи
  • Ответные части
  • Саморезы
  • Магнитные крепления POT
• Магнитный винил
  • Магнитный винил с клеем
  • Магнитный винил без клея
  • Магнитная фотобумага
  • Магнитная лента
  • Магнитный винил с ПВХ
  • Цветной магнитный винил
  • Отрезной кусковой магнитный винил без клея
• Мягкое железо (Феррошит)
• Магнитные сепараторы
  • Прямоугольные решетки
  • Круглые решетки
  • Магнитные стержни
  • Подвесные железоотделители
  • Магнитные блоки
  • Стержневые сепараторы
  • Магнитные сепараторы на заказ
• Поисковые магниты
• Магнитные инструменты
  • Магнитный сборщик на колесах
  • Магнитные сборщики
  • Коллектор магнитный
  • Магнитный сборщик на вилочный погрузчик
  • Магнитный щуп
  • Магнитный уголок для сварки
  • Отключаемые грузозахваты
  • Ручные магнитные грузозахваты
  • Магнитная тарелка
  • Магнитные плиты
  • Магнитный штатив для индикатора
  • Разделитель магнитов
  • Магнитные аксессуары
• Магниты для школы и офиса
  • Магниты для бейджей
  • Офисные магниты
  • Эксперименты с магнитами
  • Магнито-маркерные доски
  • Железный порошок
  • Магнитный планер
• Магниты для дома и дачи
  • Фиксатор для двери
  • Мебельные магниты
  • Магниты для ножей
  • Автодержатели
  • Магнитные шторы
  • Магнитная сигнализация
  • Банки для хранения на магнитах
  • Магнитный планер
  • Клеи
• Магнитные игрушки
  • Неокубы
  • Магнитные шахматы
  • Магнитный конструктор
  • Магниты для творчества
• Магнит для галантереи
  • Магнитные кнопки
  • Магниты в ПВХ
• Магнитный индикатор
• Магнитные заготовки для фотографий
• Сувенирные магниты
  • до 30 гр.
  • до 60 гр.
  • до 80 гр.
  • до 100 гр.
  • до 140 гр.
  • до 160 гр.
  • до 200 гр.
  • более 200 гр.
  • Винил
• Магнитные системы
• Магнитная антенна GSM, Wi-Fi

Генератор на неодимовых магнитах

Магнитный генератор

Магнитный двигатель – это реально бесплатный генератор энергии, который может эффективно заменить подключение от локальной электрической сети, и не требует сложной разработки, нужно только купить магниты. Форум электриков утверждает, что таким образом можно создать бесшумный источник тока.

Фото — Магнитный генератор

Он работает по принципу мощных неодимовых постоянных магнитов. Когда магнитная сила достигает необходимого уровня, чтобы преодолеть трение, скорость двигателя направляется на пандусы, значение доходит до равновесия. В обычном двигателе, магнитное поле возникает от электрических катушек, которые как правило, состоят из меди (Cu), а иногда алюминия (Al).

Поскольку медь и алюминий не являются сверхпроводниками (их сопротивление не равно нулю), обычный электродвигатель должен непрерывно производить электроэнергию для поддержания магнитного поля и компенсации потерь. Этому построению сложно работать из-за высоких показателей потерь.

В магнитной конструкции не нужны катушки самоиндукции, поэтому он работает практически без потерь. Магнита использует постоянное магнитное поле, в котором генерируется сила движущегося ротора. Недостатком магнитов является то, что он не может управлять потоком. Вы не сможете переключить магнит на резистор или реле. Но преимуществ намного больше, чем недостатков:

1. Низкая себестоимость;
2. Отличные показатели работоспособности;
3. Практически нет потерь электроэнергии.

Инструкция по сборке магнитного генератора с фото

Практическую модель этого генератора легко построить самостоятельно. Все, что вам нужно, это подходящий набор неодимовых магнитов. Очень маленькие неодимовые магниты можно найти даже в компакт-дисках или DVD фокусирующей системе.

Простейший самодельный механический генератор энергии подходит для генерации низких и средних уровней свободной мощности. Максимальная выходная величина значительно выше, чем максимум электрического контура энергии. При более легкой конструкции, чем электромагнитный прибор, мы получаем аналоговый асинхронный генератор.

Для генерации полезной электроэнергии, есть два варианта:

1. 1. Использование мотков электродвигателя в качестве основы магнитного движка. Такой домашний прибор гораздо проще в конструировании, но в таком случае мотор должен иметь достаточно места для набора магнитов и обмотки катушек (при необходимости намотка осуществляется самостоятельно), для работы на дисбалансе.
2. 2. Подключить к магнитному двигателю электрогенератор. Вы можете напрямую связывать валы или использовать зубчатую передачу. Второй вариант генератора способен генерировать больше энергии, но его сложно сконструировать.

Рассмотрим самостоятельный способ сборки.

Вентилятор компьютера может быть использован для создания небольшого прототипа магнитного генератора свободной энергии.

Фото — Компьютерный радиатор как двигатель

Фото — Вентилятор от компьютера в разборке

Изначально катушки используются для создания магнитного поля. Мы можем заменить катушки неодимовыми магнитами. Магниты должны быть помещены в тех же направлениях, в которых расположены исходные катушки. Это гарантирует, что ориентация магнитного поля, необходимая для работы двигателя, остается такой же. В этом двигателе, есть четыре катушки, поэтому нужно использовать четыре магнита.

Фото — Катушки Фото — Подключение неодимовых магнитов к катушке

Магниты, расположены в направление катушек. Двигатель работает из-за образовавшегося МП, он не нуждается в электроэнергии. Меняя направление магнитов, Вы можете изменять скорость вращения двигателя, соответственно и его энергию.

Фото — Правильное расположение магнитов

Фото — Поворот магнитов и работа двигателей

Эти генераторы свободной энергии – вечные, двигатели будут работать до тех пор, пока из цепи не уберется какой-то магнит. Если собрать такой мотор в домашних условиях из более мощного радиатора, то электричества хватит для питания лампочки или даже нескольких бытовых приборов (до 3 кВт), просто Вам понадобится прикрепить к устройству провода, которые будут передавать ток к потребителю электроэнергии.

Постоянный магнит

Постоя́нный магни́т — изделие из магнитотвёрдого материала с высокой остаточной магнитной индукцией, сохраняющее состояние намагниченности в течение длительного времени. Постоянные магниты изготавливаются различной формы и применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля.

Содержание

• 1 История развития магнитных материалов
• 2 Свойства магнита
• 3 Производство
• 4 Применение
• 5 См. также
• 6 Примечания
• 7 Литература

История развития магнитных материалов [ править | править код ]

Постоянные магниты, изготовленные из магнетита, применялись в медицине с древнейших времен. Царица Египта Клеопатра носила магнитный амулет. В древнем Китае в «Императорской книге по внутренней медицине» затрагивался вопрос применения магнитных камней для коррекции в теле энергии Ци — «живой силы». В более поздние времена о благотворном влиянии магнитов высказывались великие врачи и философы: Аристотель, Авиценна, Гиппократ. В средние века придворный врач Гилберт, опубликовавший сочинение «О магните», лечил от артрита королеву Елизавету I при помощи постоянного магнита. Русский врач Боткин прибегал к методам магнитотерапии.

Первым искусственным магнитным материалом стала углеродистая сталь, закалённая на структуру мартенсита и содержащая около 1,2—1,5 % углерода. Магнитные свойства такой стали чувствительны к механическим и температурным воздействиям. В ходе эксплуатации постоянных магнитов на её основе наблюдалось явление «старения» магнитных свойств стали.

Легирование такой стали вольфрамом и хромом до 3 %, а позднее кобальтом до 6 % совместно с хромом до 6 % позволило доктору Хонда из Тохокского университета создать новый тип стали — КS — с высокой намагниченностью и значительной коэрцитивной силой. Для получения высоких магнитных свойств сталь подвергалась определённой термической обработке. Высокая остаточная индукция у магнитов из сталей KS достигалась уменьшением размагничивающего фактора. Для этого часто магниты выпускались удлинённой, подковообразной формы.

Исследования магнитных свойств сплавов показали, что они в первую очередь зависят от микроструктуры материала. В 1930 году был достигнут качественный скачок в получении новой микроструктуры твердеющих сплавов, и в 1932 году за счёт легирования стали KS никелем, алюминием и медью доктор Т. Мискима получил сталь МК.

Это значительный шаг в разработке ряда сплавов, получивших позднее общее название Альнико (по российским стандартам ЮНДК).

Существенный прорыв в этой области произвели в 1930-х годах японские ученые, доктор Ёгоро Като и доктор Такэси Такэи из Токийского технологического института. Замещение в составе магнетита части оксида двухвалентного железа на оксид кобальта при синтезе феррита по керамической технологии привела к созданию твёрдого раствора кобальтого и железного ферритов. Коэрцитивная сила данного типа феррита достигла 48—72 кА/м (600—900 Э). В Японии коммерческие ферритовые магниты появились приблизительно в 1955 году, в России — в середине 1960-х. Бариевые ферриты постепенно модифицировались в стронциевые, так как последние оказались более технологичными (не требовали очень точной регулировки температуры спекания и экологически были более безопасными). В составе ферритовых магнитов содержится 85—90 % оксида железа, который является отходом металлургической отрасли (с установки регенерации травильных хлоридных растворов Рутнера), что значительно удешевило производство.

Следующий значительный технологический прорыв произошел в лаборатории U.S. Air Force Material Research, где было найдено интерметаллическое соединение самария с кобальтом (SmCo₅) с большой константой магнитокристаллической анизотропии. Постоянный магнит, изготовленный из такого материала, позволил достигнуть свойств (ВН)_макс = 16—24 мегаГаусс-Эрстедах (МГсЭ), а на соединении Sm₂Co₁₇ — 32 МГсЭ, коэрцитивная сила была повышена до 560—1000 кА/м. Магниты из SmCo производятся промышленностью с 1980-х годов. В это же время было обнаружено соединение Nd₂Fe₁₄B. Магниты из этого материала появились и в Японии, и в США одновременно в середине 1980-х годов, но технология их производства разнилась. В Японии производство организовывалось по типу магнитов SmCo: производство порошка из литого сплава, затем прессование в магнитном поле и спекание. В США был принят meltspinning process: сначала производится аморфный сплав, затем он измельчается, и изготавливается композиционный материал. Магнитный порошок связывается резиной, винилом, нейлоном или другими пластиками в композиционную массу, которую прессуют (инжектируют) или каландруют в изделия. Магниты из композиционного материала имеют по сравнению со спечёнными несколько более низкие свойства, однако не требуют гальванических покрытий, легко обрабатываются механически, зачастую имеют красивый внешний вид, будучи окрашенными в различные цвета. Магниты из Nd₂Fe₁₄B появились на рынке постоянных магнитов в 1990-х годах и очень быстро достигли на спечённых образцах энергии в 50 МгсЭ (400 кДж/м 3 ). Этот материал быстро вытеснил другие, в первую очередь — в миниатюрной электронике.

Свойства магнита [ править | править код ]

Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукция B_r и коэрцитивная сила H_c, тем выше намагниченность и стабильность магнита.

Индукция постоянного магнита B_d не может превышать B_r: равенство B_d = B_r возможно лишь в том случае, если магнит представляет собой замкнутый магнитопровод, то есть не имеет воздушного промежутка, однако постоянные магниты, как правило, используются для создания магнитного поля в воздушном (или заполненном другой средой) зазоре, в этом случае B_d Производство [ править | править код ]

Для производства постоянных магнитов обычно используются следующие материалы: [1]

Получают путём прессования и(или) спекания порошка оксидов железа с оксидами других металлов и представляет собой керамику.

бариевые и стронциевые магнитотвердые ферриты

Имеют состав Ba/SrO·6 Fe₂O₃ и характеризуются высокой устойчивостью к размагничиванию в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Несмотря на низкие по сравнению с другими классами магнитные параметры и высокую хрупкость, благодаря низкой стоимости магнитотвердые ферриты наиболее широко применяются в промышленности.

Редкоземельные магниты, изготавливаемые прессованием или литьем из интерметаллида Nd₂Fe₁₄B. Преимуществами неодимовых магнитов являются высокие магнитные свойства (B_r, H_c и (BH)_max), а также невысокая стоимость. В связи со слабой коррозионной устойчивостью обычно покрываются медью, никелем или цинком.

самариевые магниты SmCo (самарий-кобальт)

Изготавливаются методом порошковой металлургии из композиционного сплава SmCo₅/Sm₂Co₁₇ и характеризуются высокими магнитными свойствами, отличной коррозионной устойчивостью и хорошей стабильностью параметров при температурах до 350 °C, что обеспечивает им преимущества на высоких температурах перед магнитами NdFeB. По магнитной составляющей мощнее ферритовых, но слабее неодимовых магнитов. В состав некоторых марок самариевых магнитов кроме основных элементов — самария и кобальта могут входить и другие добавки: железо, медь, эрбий, гадолиний, цирконий, цериевый мишметалл.

• Магниты из сплавов металлов (литые магниты)

Отличаются механической стойкостью. В зависимости от марки и технологии изготовления могут иметь столбчатую, равноосную и монокристаллическую структуру.

магниты из сплава альнико (российское название ЮНДК)

Разработаны в 1930-х годах. Изготавливаются на основе сплава Al-Ni-Co-Fe. К их преимуществам можно отнести высокую температурную стабильность в интервале температур до 550 °C, высокую временну́ю стабильность параметров в сочетании с большой величиной коэрцитивной силы, хорошую коррозионную устойчивость. Важным фактором в пользу их выбора может являться значительно меньшая стоимость по сравнению с магнитами из Sm-Co.

магниты из сплава ални магниты из сплава FeCoCr магниты из сплавов драгметаллов

Высокими магнитными свойствами и способностью к деформации обладают сплавы кобальтоплатиновые, железоплатиновые, железопалладиевые сплавы [2] .

• Полимерные постоянные магниты (магнитопласты)

Изготавливаются из смеси магнитного порошка и связующей полимерной компоненты (например резины, винила). Достоинством магнитопластов является возможность получения сложных форм изделий с высокой точностью размеров, низкая хрупкость, а также высокая коррозионная устойчивость в сочетании с большой величиной удельного сопротивления и малым весом.

Электромагнитный реактивный ускоритель

Электромагнитный ускоритель с изменяемым удельным импульсом (англ. Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket; VASIMR ) — перспективный электромагнитный плазменный ракетный двигатель, предназначенный для реактивного ускорения космического аппарата в открытом космосе.

Конструктивно двигатель схож с ионным двигателем, но призван решить главный его недостаток — быстрое разрушение электродов в потоке плазмы. Цель разработки VASIMR — заполнить разрыв между высокоэффективными реактивными системами малой тяги с высоким удельным импульсом (ионные и тп.) и низкоэффективными системами большой тяги с низким удельным импульсом. VASIMR способен работать в режимах, близких к системам большой тяги и малой.

Способ нагрева плазмы, используемый в VASIMR, был разработан в результате исследований в области термоядерного синтеза. Сама концепция двигателя была предложена астронавтом и учёным Франклином Чанг-Диазом в 1979 году и продолжает развиваться в настоящее время.

Содержание

• 1 Описание
  • 1.1 Эффективность
• 2 Потенциальное применение
  • 2.1 Космический буксир: орбитальный транспортный корабль
  • 2.2 Полёт к Марсу
• 3 Основной проект
  • 3.1 История
• 4 См. также
• 5 Ссылки
• 6 Примечания

Описание [ править | править код ]

VASIMR, иногда рассматриваемый как электротепловой плазменный ускоритель (ЭПУ), использует радиоволны для ионизации рабочего тела с последующим разгоном полученной плазмы с помощью электромагнитного поля, для получения тяги.

Этот тип двигателя можно рассматривать как разновидность безэлектродного плазменного двигателя, отличающегося в способе ускорения плазмы; оба типа двигателя не имеют никаких электродов. Основное преимущество такого проекта состоит в исключении эрозии электродов. Более того, так как все части VASIMR защищены магнитным полем и не приходят в прямой контакт с плазмой, потенциальная продолжительность эксплуатации двигателя, построенного по такому проекту, гораздо выше ионного двигателя.

Изменяя количество энергии на радиоволновый разогрев и количество рабочего тела, из которого создаётся плазма, VASIMR способен как производить малую тягу с высоким удельным импульсом, так и относительно высокую тягу с низким удельным импульсом.

В отличие от обычных циклотронно-резонансных нагревающих процессов, ионы в VASIMR сразу же проходят через магнитное сопло быстрее времени, необходимого для достижения термодинамического равновесия. Согласно теоретической работе 2004 года Арефьева и Брейзмана из Техасского университета в Остине, практически вся энергия в ионной циклотронной волне будет равномерно распределена в ионизированной плазме за один проход в циклотронном абсорбционном процессе. Это позволяет ионам покинуть магнитное сопло с очень узким распределением энергии, что даёт упрощённое и более плотное распределение магнитов в двигателе [1] .

Эффективность [ править | править код ]

Текущие VASIMR должны обладать удельными импульсами в диапазоне от 3000 до 30 000 секунд (скорости истечения от 30 до 300 км/с). Нижний предел этого диапазона сопоставим с некоторыми существующими концепциями ионных двигателей. Регулируя получение плазмы и нагрев, в двигателе VASIMR можно управлять удельным импульсом и тягой. Двигатель также способен использовать гораздо более высокие уровни энергии (мегаватты) по сравнению с существующими концепциями ионных двигателей. Поэтому VASIMR может обеспечить в десятки раз большую тягу, при условии наличия подходящего источника энергии.

Потенциальное применение [ править | править код ]

VASIMR не подходит для подъёма полезной нагрузки с поверхности планеты (например, Земли) на околопланетную орбиту, из-за его низкого соотношения тяги к массе и может быть использован только в невесомости (например, для старта корабля с околопланетной орбиты). Он может быть использован в качестве последней ступени, уменьшая потребность в топливе для транспортировки в космосе, или в качестве разгонного блока.

• компенсация торможения в верхней атмосфере Земли (подъём орбиты) для орбитальных станций;
• обеспечение доставки грузов на лунную орбиту;
• заправка топливом в космосе;
• добыча ресурсов в космосе;
• космические полёты со сверхвысокими скоростями для дальних исследовательских программ

— ожидается, что этот двигатель должен выполнять эти операции за доли стоимости от стоимости аналогов на основе технологий химического реактивного движения/

Другие применения VASIMR (например, доставка людей к Марсу) требуют наличия источников очень высоких энергий с небольшой массой, таких как, например, ядерные энергоблоки.

В августе 2008 года Тим Гловер, директор по развитию фирмы «Ad Astra», заявил, что первым ожидаемым применением двигателя VASIMR является «заброс грузов (не людей) с низкой околоземной орбиты на низкую лунную орбиту» и будет предназначено для поддержки программы НАСА возвращения на Луну [2] .

Космический буксир: орбитальный транспортный корабль [ править | править код ]

Наиболее важным в обозримом будущем применением космических аппаратов с двигателями VASIMR является перевозка грузов (особенно межпланетная). Многочисленные исследования показали, что космический корабль с маршевыми двигателями VASIMR будет более эффективным при движении в космосе по сравнению с кораблями с обычными химическими ракетными двигателями. Космический буксир, ускоряемый одним VF-200, был бы способен переместить 7 т груза с низкой земной орбиты на низкую лунную орбиту примерно за шесть месяцев полёта.

НАСА планирует перемещение 34 т полезного груза от Земли до Луны. Для того, чтобы совершить такое путешествие, должно быть сожжено около 60 тонн кислород/водород. Сопоставимый космический буксир требовал бы 5 двигателей VF-200, потребляющих 1 МВт электроэнергии, получаемой от солнечных батарей или от ядерного реактора. Для того, чтобы проделать такую же работу, подобный буксир потратил бы только 8 тонн аргона. Время полёта буксира может быть сокращено за счёт полёта с меньшим грузом или используя большее количество аргона в двигателях при меньшем удельном импульсе (большем расходе рабочего тела). Например, пустой буксир при возвращении к Земле должен покрывать это расстояние за 23 дня при оптимальном удельном импульсе 5000 с или за 14 дней при удельном импульсе 3000 с.

Полёт к Марсу [ править | править код ]

В 2015 году компания Ad Astra Rocket выиграла 10-миллионный тендер на постройку двигателя VASIMR, способного доставить экспедицию на Марс менее чем за 40 дней [3] . Предполагалось, что 200-мегаваттный двигатель класса VASIMR сможет осуществлять полёты с доставкой людей к Марсу всего за 39 дней, по сравнению с шестью месяцами, которые требуются космическим аппаратам с обычными ракетными двигателями [4] .

Основной проект [ править | править код ]

Основным разработчиком VASIMR является « Ad Astra Rocket Company [en] » в Техасе. Разрабатываемый проект включает в себя три части:

• превращение газа в плазму с использованием радиоволновых антенн;
• возбуждение плазмы с помощью дальнейшего нагрева в ускорителе;
• использование электромагнитов для создания магнитного сопла, которое превращает полученную тепловую энергию плазмы в кинетическую энергию реактивной струи.

История [ править | править код ]

Впоследствии основные усилия были направлены на улучшение общей эффективности двигателя, путём увеличения уровней используемой энергии. Согласно данным компании, ещё совсем недавно эффективность VASIMR составляла 67 %. Опубликованные данные по двигателю VX-50 говорят о том, что двигатель способен использовать 50 кВт на излучение в радиодиапазоне, обладает КПД 59 %, вычисленное следующим образом: 90 % N_A эффективность процесса получения ионов × 65 % N_B эффективность процесса ускорения ионов. Модель VX-100, как ожидается, будет иметь общую эффективность 72 %, путём улучшения параметра N_B, то есть эффективности ускорения ионов, до 80 % [5] [6] .

Однако имеются дополнительные меньшие потери эффективности, относящиеся к превращению энергии постоянного тока в радиоволновую энергию и потребление энергии сверхпроводящими магнитами (для сравнения: рабочий ионный двигатель NASA HiPEP, обладает общей эффективностью ускорителя 80 %) [7] . Опубликованные данные испытаний двигателя VASIMR модели VX-50 показывают, что он способен производить 0,5 Н тяги. «Ad Astra Rocket Company» планировала проведение испытаний прототипа двигателя VX-200 в начале 2008 г. с мощностью излучения в радиодиапазоне 200 кВт с целью достижения требуемой эффективности, требуемой тяги и удельного импульса.

24 октября 2008 года компания заявила, что генерация плазмы двигателем VX-200 с помощью радиоволн первой ступени или твердотельным высокочастотным излучателем энергии достигла планируемых рабочих показателей. Ключевая технология, твердотельное преобразование энергии постоянного тока в радиоволны, стала крайне эффективной и достигла уровня 98 %. Радиоволновый импульс использует 30 кВт для превращения аргона в плазму, оставшиеся 170 кВт расходуются на разгон и разогрев плазмы в задней части двигателя с помощью ион-циклотронного резонансного разогрева [8] . На основании данных, опубликованных по предыдущим испытаниям VX-100 [9] , можно ожидать, что двигатель VF-200, который должен быть установлен на МКС, будет иметь системную эффективность 60—65 % и уровень тяги 5 Н. Оптимальный удельный импульс предполагается на уровне 5000 с использованием в качестве рабочего тела аргона. Удельная мощность оценивается в 1 кг/кВт, что означает, что масса данной версии VASIMR будет составлять только 300 кг.

Одна из оставшихся проблем — определение соотношения потенциально возможной тяги по отношению к действительному её значению. То есть, будет или нет горячая плазма находиться на расстоянии от двигателя на самом деле. Это подтверждено в 2009 году, когда двигатель VX-200 был установлен и испытан в достаточно большой вакуумной камере [ источник не указан 988 дней ] . Другая проблема — управление выделяемой побочной теплотой при работе (60 % эффективности означает около 80 кВт ненужной теплоты), решение которой критически важно для продолжительной работы двигателя VASIMR.

10 декабря 2008 года «Ad Astra Rocket Company» заключила договор с НАСА на определение расположения и испытание полётной версии VASIMR VF-200 на МКС ; его запуск был запланирован на 2015 год [10] . VASIMR-двигатель на МКС будет использоваться в пакетно-монопольном режиме, с периодическими включениями. Так как производство электроэнергии на МКС недостаточно велико, система будет включать в себя набор батарей с достаточно малым потреблением тока для подзарядки, которая позволит двигателю работать в течение 10 мин.; этого будет достаточно для поддержания высоты станции, что исключит необходимость дорогостоящей операции по подъёму станции с использованием химических ракетных двигательных блоков.

7 июля 2009 года сотрудники «Ad Astra Rocket Company» удачно испытали плазменный двигатель на сверхпроводящих магнитах [11] .

В 2016 году компания Ad Astra Rocket сообщила, что КПД двигателя вырастет с 70 до 75 %, если использовать криптон вместо аргона, а тяга двигателя достигнет 2 Н. Ведутся работы по замене старого магнита на сверхпроводящий магнит нового типа, с охлаждением жидким азотом. Остаётся проблема электрического заряда двигателя; при его работе струя выбрасывает заряженные ионы, но оставшиеся электроны заряжают корпус и в наземных условиях невозможно замерить этот эффект зарядки корпуса; пока считается, что этот эффект мал и на всех электрических ракетных двигателях эта проблема была решена во время испытаний.

Лётные испытания на МКС были запланированы на 2016 год (однако, вся доступная электрическая мощность на МКС меньше 200 кВт (хотя станция сегодня обладает самой внушительной площадью солнечных батарей и является самым энергетически мощным объектом человечества в космосе), поэтому в проект МКС-VASIMR включили еще целую дополнительную систему солнечных батарей, которая будет часами накапливать энергию на 15-минутные циклы включений плазменного двигателя [12] .

В августе 2019 года очередной прототип VX-200SS продемонстрировал тягу в 5,4 Н (540 граммов тяги) на мощности 200 кВт и при удельном импульсе в диапазоне от 50 до 300 км/c, на порядок больше ионных двигателей [12] .

В июле 2021 года Ad Astra провела рекордные по длительности испытания прототипа двигателя VASIMR — VX-200SS. В первом испытании двигатель проработал 28 часов на уровне мощности 82,5 кВт. Во втором испытании, двигатель успешно проработал 88 часов на уровне мощности 80 кВт. Ad Astra планирует провести испытания уровня мощности 100 кВт во второй половине 2021 года [13] [14] .

Все о магнитных двигателях своими руками

Статья 1 из 6
раздел: Статьи

Вода и окружающая среда

Система водоснабжения является неотъемлемой частью окружающей среды. Кислород и углекислый газ поступают в воду из атмосферы. Углекислый газ может вступать во взаимодействие с водой и образовывать угольную кислоту. В местах с плотным растительным покровом происходит активное потребление кислорода находящегося в составе воды. Гниение и распад растений приводят к образованию углекислых газов. В районах, где преобладают известняковые почвы, вода, содержащая угольную кислоту, вступает во взаимодействие с известняком и становится жёсткой. Жёсткая вода настолько массовое явление, что люди, говоря о плохом качестве воды, часто имеют в виду только одну эту проблему. Невидимые взгляду минеральные вещества могут сделать воду настолько жёсткой, что ее использование становится, порой, просто невозможным, или, как минимум вызывает большие сложности.

Жёсткая вода

Жесткая вода является серьёзной проблемой, которую приходится решать повсеместно. В мире существует всего лишь несколько районов, где вода настолько мягка, что не требует какой-либо обработки, очистки и может использоваться для многих нужд в домашнем хозяйстве. Однако, в природе не существует такой воды, которая не обладала бы хотя бы минимальной жесткостью. Жесткость воды — это источник многих наших проблем. Список химических элементов, обладающих высокой степенью жесткости, включает железо, медь и марганец, которые присутствуют воде в обычных или достаточно малых количествах. Кальций и магний обычно присутствуют в воде в гораздо больших количествах. При стирке жесткая вода оставляет следы на ткани. Осадки или мыльные хлопья обесцвечивают краску и придают белому материалу серый или жёлтый оттенок. Мыльная масса оседает на волокнах ткани, воздействует на её основу и уменьшает срок её использования. Кроме того, жёсткая вода требует использования дополнительного количества моющих и чистящих средств и также оставляет следы на поверхности ванн, раковин т.д. Жёсткая вода оставляет также следы на стеклянной и прочей посуде, формирует накипь и постепенно забивает трубы горячей воды, сужая их условный проход. Хлопья и наросты в электрочайниках, это тоже влияние воды с повышенной жёсткостью.

Проблема накипи

Накипь представляет собой одну из самых серьезных проблем, причиной которой является жёсткая вода и содержащиеся в ней минералы. Этот побочный продукт выводит из строя многие бытовые приборы. Накипь образуется в трубах горячей воды и создает в них пробки, заужает сечение труб и серьезно уменьшает эффективность работы систем отопления и водоснабжения. Накипь формируется при нагреве жесткой воды. Это происходит по следующим причинам: происходит разложение бикарбонатов кальция и магния. Бикарбонаты превращаются в карбонаты, но с высокой степенью нерастворимости. Бикарбонаты образуют осадок в воде, растёт их концентрация на внутренних поверхностях. При некоторых условиях осадки создают шлам. И шлам, и накипь приводят к значительному снижению эффективности водонагревательных приборов. Кроме того, поверхности труб и водной арматуры подвергаются точечной коррозии

Некоторые аспекты использования воды и экономии электроэнергии

При проведении исследований, было установлено, что газовые и электрические нагреватели при нагреве жёсткой воды потребляют энергии на 22-30% больше, чем при нагреве мягкой воды. Исследования проводились при одинаковых исходных параметрах. Данные исследования показали, что необязательно нагревать воду до высокой температуры, чтобы вызвать образование накипи. Любое повышение температуры воды, превышающее стандартное значение, способно вызвать образование накипи (котельного камня). Минерал жесткости кальций, довольно необычен, он лучше растворяется в холодной воде, чем в горячей. Использование жесткой воды может вызвать серьезные проблемы на производстве. Твёрдый осадок из минеральных веществ может стать причиной серьёзных проблем в паровых котлах, системах воздушного кондиционирования, системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

Принцип работы устройств для магнитной обработки воды

Молекулу воды можно представить как элементарный диполь — частицу с положительно заряженным и отрицательно заряженным полюсами. Под действием сил взаимного притяжения и отталкивания молекулы воды — диполи образуют так называемые кластеры. Действие сил взаимного притяжения довольно мало, поэтому диполи могут свободно отрываться от кластеров, примыкать к другим кластерам и т.д. Точно также кластеры могут образовываться вокруг примесей присутствующих в воде. При этом, несмотря на то, что молекулы воды могут свободно покидать кластеры и примыкать к соседним кластерам, в целом эта структура вполне стабильна. Таким образом, растворенные в воде соли постоянно окружены молекулами воды. В нашем случае ионы кальция не могут вступить во взаимодействие с другими примесями, чтобы осесть на их поверхности либо образовать иную химическую структуру, которая не выпадала бы в виде накипи. При нагревании кластерная структура становится нестабильной, молекулы воды больше не обволакивают примеси и растворенные соли могут свободно вступать в реакцию с другими солями. Так некоторые соли кальция при нагревании образуют карбонат кальция CaCO3, который и высаживается на нагревательных поверхностях в виде накипи. При магнитной обработке в устройстве на молекулы воды и примеси действует магнитное поле. Диполи попадают в резонанс, и кластерная структура молекул воды разрушается. Примеси освобождаются от опеки водных кластеров и могут вступать во взаимодействие друг с другом. При этом уже в холодной воде ионы кальция начинают осаждаться на поверхности свободных примесей — центрах кристаллизации, образуя так называемые микрокристаллы. Процесс этот лавинообразный — новые ионы кальция прикрепляются к уже высадившемуся кальцию на поверхности микрокристаллов. Таким образом, ионы кальция, уже осевшие на центрах кристаллизации, не выпадают в виде накипи на нагревательных поверхностях. Микрокристаллы остаются в толще воды и выносятся в дренаж. Более того — ионы кальция из уже выпавшей накипи начинают отрываться и присоединяются ко вновь образованным микрокристаллам. Со временем старая накипь разрыхляется и полностью вымывается с поверхности труб и нагревательных элементов. Если же устройство магнитной обработки устанавливается на новое оборудование или на оборудование после очистки, то накипь не выпадает. Кроме того, с течением времени на поверхности труб образуется тонкая оксидная пленка, защищающая оборудование от коррозии. Вода, обработанная устройством магнитной обработки, сохраняет свои свойства в течение некоторого времени — от 10 часов до 8 суток, в зависимости от состава воды и условий эксплуатации. Как правило, этого времени более чем достаточно для получения успешных результатов.

Действие магнитного поля на воду

Когда диполи воды проходят через магнитное поле устройства, на них действует так называемая сила Лоренца. Воздействие Силы Лоренца описывается следующим выражением:

F_{Лоренца} = ± Q (V x B) где: Q — Заряд ионов, V — Скорость потока,
B — Магнитная индукция

Как устройство магнитной обработки воды использует Силу Лоренца

Когда вода течет в устройстве, она проходит через магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами. При этом под действием силы Лоренца молекулы воды начинают совершать колебательные движения. Магниты расположены определенным образом — так, чтобы магнитное поле устройства вызвало резонанс диполей воды. Вызванный таким образом резонанс, приводит к отделению молекул воды от микровключений.

Свойства используемых магнитов

В устройствах магнитной обработки МПВ MWS (magnetic water systems) применяются очень мощные постоянные магниты на основе редкоземельных металлов. Вследствие этого на молекулы воды действует гораздо большая сила Лоренца по сравнению с устройствами на магнитах из феррита Бария, керамических магнитах или электромагнитах. На рисунке справа показан сравнительный объём постоянных магнитов из различных материалов, создающих одинаковое магнитное поле в некоторой точке пространства.

Научные исследования. За и против

Существуют противники и сторонники магнитного метода воздействия на воду.
В 60-е годы прошлого века был произведён масштабный промышленный эксперимент в Старобешевской ГРЭС на Донбассе, где наблюдалось зарастание накипью трубок конденсаторов и турбин. После установки магнитного аппарата интенсивность отложений заметно снизилась. Скептики магнитной обработки подметили тот факт, что в 2-х летний период испытаний в поселке при ГРЭС, жители стали активно использовать стиральные порошки вместо мыла, что резко повысило в пруду-охладителе концентрацию фосфатов, которые входят в состав стиральных порошков и являются сами по себе хорошей защитой от накипи.
Публиковалось много статей о влиянии магнитной обработки на качество бетона. Через магнитные аппараты пропускалась вода, идущая на приготовление бетона, или сам бетон перед его заливкой в опалубку. Данные эксперимента были противоречивые. Магнитный аппарат установили на одном московском комбинате ЖБИ. Опять же выяснилось, что качество бетона резко улучшилось после магнитной обработки воды. Создалось такое впечатление, что была использована более дорогая марка цемента. Мнение о причинах происшедшего разошлись. Скептики заявили, что всё это было следствием того, что на комбинате ввиду эксперимента (и конечно же присутствия комиссии) стали строже соблюдаться все технологии. Естественно, как утверждали скептики, в данный период прекратились кражи сырья с данного комбината.
Появлялись сообщения о том, что полив «омагниченной» водой повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Утверждалось, что полив растений такой водой, приводит к бурному росту на садовом участке. Институт поливного земледелия в г.Волгоград, проводил промышленный эксперимент. Одна часть опытного поля поливалась обычной, а другая водой прошедшей магнитную обработку. Для этого в поливочной машине заменили обычные форсунки (лейки) на специальные со вставками из постоянных магнитов. Были получены более чем обнадёживающие результаты — урожайность на опытной части поля повысилась на 20–30% по сравнению с обычной половиной. Скептики, опять же, подметили тот факт, что при замене обычных форсунок на «магнитные» они были заодно прочищены и откалиброваны. Раньше же, по их утверждению, поливка делалась кое-как. В свое время Госкомитет по науке и технике, Академия наук и Министерство образования создавали несколько комиссий для выяснения действия магнитной обработки воды. Научная общественность в лице физиков-теоретиков отвергала какое-либо влияние магнитного поляна чистую воду, но многочисленные статьи и книги не давали забыть о ней. Последнюю комиссию возглавлял крупнейший специалист по магнитным полям, академик, директор института физических проблем АН СССР А.С. Боровик-Романов. Комиссия поручила ряду институтов системы АН СССР проверить эффект магнитной обработки воды. Институт кристаллографии АН СССР им. А.В. Шубникова показал, что «омагничивание» воды никак не влияет на рост кристаллов в ней. Хотя в многочисленных статьях утверждалось, что «омагничивание» приводит либо к изменению растворимости солей в ней, либо к смене кристаллической формы выпадающей твердой фазы: вместо кальцита, к примеру, выпадает арагонит – более «щадящий» вид накипеобразователя CaCO3. Примерно такие же отрицательные выводы дали и другие организации. Физики-теоретики, которые также принимали участие в работе этих комиссий, подкрепили результаты этих «академических» тестов выводами о том, что если и есть какое-то влияние магнитного поля на чистую воду, то оно моментально «глушится» другими влияниями (термическим воздействием, например).
Было выявлено, что магнитотерапия помогает при переломах, сращиванию костей, которое можно ускорить, если на зону перелома воздействовать тороидальным полем постоянного кольцевого магнита. Были отмечены положительные результаты при лечении омагниченной водой больных, страдающих кожными заболеваниями. Эксперименты, проводимые врачами совместно с физиками, показали, что употребление воды, обработанной магнитным полем, повышает проницаемость биологических мембран тканевых клеток, снижает количество холестерина в крови и печени, регулирует артериальное давление, повышает обмен веществ, способствует выделению мелких камней из почек. Скептики же, частично признав этот факт, заявляют, что такая вода, наряду с выведением камней из организма, может «вымывать» заодно и кальций. Всё же стоит признать, что обработка магнитным полем положительно влияет на структуру и свойство воды. Главное подтверждение этому – борьба с накипью. Пионером в применении магнитной обработки воды можно считать Бельгию. Около 50-лет назад там стали применяться магнитные установки для борьбы с накипью. Этот метод нашел широкое распространение во многих странах мира, таких как Германия, Япония, США. В СССР проводились 4 научные конференции по использованию этого метода в различных отраслях народного хозяйства. В советский период, Московским заводом им. Войкова (ныне закрытом) было выпущено более 500000 аппаратов для магнитной обработки.
Последние годы начался новый этап в этом направлении, связанный с повышением цен на химические реагенты, используемые для умягчения воды и созданием высокоэнергетических магнитов, превосходящих по свойствам магниты предыдущего поколения. Борьба с образованием накипи может вестись как химическими, так и безреагентными методами. Химический метод связан с высокими материальными затратами и проблемами утилизации использованных реагентов (чаще всего это кислоты). Из безреагентных методов наибольшее практическое применение получил описываемый в данной статье магнитный метод. Принцип действия — магнитное взаимодействие присутствующих в воде ионов металлов, и одновременно протекающий процесс химической кристаллизации. Ферромагнитные частицы, растворенные в воде, становятся центрами электрохимической кристаллизации, под действием постоянных магнитов с сильным магнитным полем, связывая ионы кальция и магния, составляющие основу жесткой воды.

Теория магнитного двигателя

Новая теория магнитного двигателя заслуживает внимания, возможно кто-то из вас попробует воплотить идею в жизнь.

Всё, что я видел и читал в Интернете связанное с магнитными двигателями, не выдерживает критики. И те действующие системы работают или от первоначального импульса или вообще не действуют. А получать от них максимальную полезную работу и использовать в промышленности или дома не реально. Это лишь доказывает о том, что сконструировать его можно, посмотрим на другой подход к этой задаче.

В обычном электромагните или постоянном магните присутствуют два полюса и не что с этим не сделать. Дело в том, чтобы работал магнитный двигатель нужно избавиться от полюсов или статора или ротора.

Просмотрим некоторые элементы электромагнетизма.

Из школьного курса физики мы знаем, как выглядит поле бесконечно длинного провода (рис 1 а).

Рис 1

Оно не имеет полюсов, а замкнуто само на себя. Во втором случае намотав катушку, получили конфигурацию поля с полюсами (рис 1 в). По такому принципу и получают постоянные магниты.

Теперь взглянем на поведение провода с током в магнитном поле. Можно сказать поведение магнитного поля провода.

Если внести проводник с током в магнитном поле, то в результате сложения магнитных полей магнита и проводника произойдет усиление результирующего магнитного поля с одной стороны проводника и ослабление магнитного поля с другой стороны проводника. В резуль­тате действия двух магнитных полей произойдет искривление магнитных линий, и они, стремясь сократиться, будут выталкивать проводник. То есть магнитное поле проводника. (рис 2)

Из курса физики этот эффект называется электромагнитной силой.

Рис 2

Пробуем создать эффект электромагнитной силы без проводника. Для этого нам требуется создать магнит без полюсов, я думаю понятно почему. А какой магнит больше всего подходит? Только один — тороидальный. Для сборки понадобится обычный магнит но с полюсами срезанными под 45 градусов. (рис 3 а)

Рис 3

Собираем конструкцию из четырех постоянных магнитов (Рис 3 в). И получилась система с замкнутыми силовыми линиями внутри магнита. Вот мы и получили тор в прямоугольном исполнении.

Теперь создаем «тору» условия для эффекта электромагнитной силы (рис 4)

Как видно магнитное поле «тороидальной системы» направлено по часовой стрелке, а внешнее поле от северного полюса к южному, поэтому происходит эффект смещения, что порождает силу F.

Если собирать такой двигатель, то для статора лучше подойдет кольцевой магнит с аксиальным вектором намагниченности. Все привожу без формул, они здесь лишние.