перемещению 94000 км, достигает 111 мин при средней скорости движения 14 км/с.
Схема движения ротора в условиях Сатурна аналогична, отличаясь числовыми значениями характеристик; например, общее время движения равно 430 мин, почти в четыре раза превышая указанную выше величину; радиальное перемещение составляет 840000 км при средней скорости движения 32 км/с.
Глава 4
Данная глава содержит постановку задачи о создании комбинированной тягово-левитационной системы ОТС, осуществляющей подвес ротора внутри вакуумной оболочки и его бесконтактный разгон до космических скоростей. Более подробное изложение этих вопросов содержится в отчетах [III, IV].
Исследована динамика разгона ротора, рассматриваемого на первом этапе как жесткое тонкое кольцо, с учетом действия тяговых усилий, изменяющихся обратно пропорционально скорости ротора. Рассмотрена постановка задачи о движении ротора при действии определенного типа возмущающих факторов [VI ].
Ускорению ротора относительно эстакады предшествуют подъем или левитация ротора до положения центральной линии вакуумной оболочки. Система подъема, если ограничиваться случаем экваториального расположения ОТС, должна удовлетворять следующим основным требованиям:
1. Левитация ротора должна происходить бесконтактно, что можно достигнуть с помощью взаимодействия магнитных полей с электрическими токами.
2. Левитация должна иметь неколебательный характер, в крайнем случае — характер быстрозатухающих колебаний. Конечное положение — коаксиально в центре оболочки, с зазором между ротором и оболочкой около 0,1 м.
3. Силовые и другие параметры магнитного подвеса в расчете на 1 м длины ротора должны быть такими, чтобы преодолеть и затем уравновесить вес элемента ротора такой же длины. Упругая сила растяжения устраняется путем создания люфтов в телескопических соединениях фрагментов.
4. В процессе разгона ротора вес его элементов уменьшается — как равнодействующая силы тяготения и центробежной силы, направленных вдоль радиуса в противоположные стороны. Соответственно должна уменьшаться сила магнитного давления на ротор, следовательно, обязательна обратная связь между линейной скоростью ротора и силой магнитного давления или между изменением зазора и магнитной силой*
5. В момент достижения первой комической скорости Vl равнодействующая силы тяготения и центробежной силы каждого элемента ротора обращается в нуль (состояние невесомости), а затем, при увеличении скорости, меняет направление» Аналогично этому, и сила магнитного давления должна изменить свое направление, удерживая ротор от расширения. При достижении расчетной скорости V0 > Vx эта сила имеет значение
N = :
тп
R
где wp — масса элемента ротора, R — радиус экватора, g — гравитаци-
1 /7
онное ускорение на экваторе, Vx = (gR) ,
6. После начала радиального движения (второй этап) система подвеса должна удерживать оболочку на расширяющемся роторе с сохранением зазора между ними без подвода энергии от внешних источников.
Известны системы магнитной левитации трех типов:
1. Подвес с помощью магнитов.
2. Электромагнитный подвес.
3. Электродинамический подвес.
Возможны также различные сочетания этих трех основных типов.
Подвес с помощью постоянных магнитов использует силу отталкивания одноименных полюсов магнитов. Для этой цели на наружной поверхности ротора и внутренней поверхности оболочки устанавливаются четыре пары магнитов: две — для вертикальной левитации и две — для горизонтальной стабилизации.
Характеристики имеющихся магнитов с учетом их размеров применительно к поперечным размерам ротора и оболочки недостаточны для получения необходимых при подвесе ротора параметров, в частности, силы давления на единицу массы ротора. Этот недостаток устраняется тем обстоятельством, что на этапе движения со скоростью V < У1 вся нагрузка от веса ротора передается только нижним магнитам; к силам тяжести добавляется магнитная сила давления от верхних магнитов. После достижения скорости Vx картина меняется — основная нагрузка передается верхним магнитам. В обоих случаях нагрузки воспринимаются вакуумной оболочкой, обеспечение прочности которой приводит к значительному увеличению ее массы. Существенные трудности создает также высокая удельная плотность материала постоянных магнитов и, следовательно, их большая относительная масса.