Moteur électro-magnétique à rétro-action

DOMAINE TECHNIQUE DU SYSTÈME:
Cette innovation concerne un moteur électro-magnétique à rétro-action qui, une fois intégré dans un mobile,
rend ledit mobile apte à se déplacer et ce, sans aucun appui extérieur,
ni perte de masse.
Il utilise de l'énergie électrique pour son fonctionnement.
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PRINCIPE DE BASE:

Le principe de base de ce système consiste a projeter des masses à l'intérieur d'une enceinte étanche
afin de créer divers phénomènes physiques simples, propices a provoquer un déplacement de cette enceinte.
Ces phénomènes physiques sont : action,  réaction,  rétro-action ou contre-réaction, collisions sur plan incliné, collisions perpendiculaires.
Tour ceci dans le respect des lois de la conservation de la quantité de mouvement.

 

CONSTAT D'UN PHÉNOMÈNE PHYSIQUE:
Il peut sembler incroyable que l'étude des phénomènes physique et les conséquences découlant d'un tir direct de projectiles sur plan incliné, tel qu'illustré sur la Figure 1  n'ai apparemment jamais été sérieusement entrepris.
C'est pourtant la base d'un phénomène plutôt intéressant.

Comme un blindage, le toit d'une maison ou un pare-brise, il est a remarquer que tous ces plans inclinés à divers degrés supportent mieux les dommages, par rapport à des plans plats et c'est en grande partie grâce a cette répartition de la quantité de mouvement lors des impacts (projectiles, grêle...) qu'ils sont rendus moins fragiles.
En effet, en vertu de la loi de la conservation de l'énergie, le projectile, suite à la déviation de sa trajectoire, garde une certaine quantité de mouvement, bien entendu, dans le cas d'un choc élastique.
C'est donc bien que la cible n'a subit (ou supporté) que seulement une partie et non la totalité de cette quantité de mouvement.
(Sinon, la quantité de mouvement conservée par le projectile, suite au rebondissement dudit projectile, ne pourrait ni perdurer, ni même exister)
Ce fait surprenant peut sembler assez déroutant au premier abord, mais est confirmé par l'expérience.

Lors de collision perpendiculaires, par exemple, de deux véhicules, on définit le résultat en utilisant le terme "ADDITION VECTORIELLE", car les direction des deux véhicules sont toujours conservées.

Dans le système que je présente, la configuration est telle qu'elle effectue une

"SOUSTRACTION VECTORIELLE" sans cependant et là aussi, ne perdre de quantité de mouvement, celle-ci se répartissant naturellement dans 2 vecteurs:
Un dans le prolongement du vecteur initial et dans la même direction et un autre, perpendiculaire au premier vecteur.

 

DESCRIPTION GÉNÉRALE DU FONCTIONNEMENT DU SYSTÈME:
Dans cette description, et pour plus de clarté, nous privilégierons à la base un déplacement dans un unique vecteur horizontal.

(Le système sera ensuite légèrement plus complexe pour pouvoir se mouvoir dans un espace tridimensionnel)
Dans sa conception de base, ce système se compose donc d'un canon solidaire d'une plateforme (moteur), pouvant tirer des projectiles dans le même vecteur direction horizontal.
Le projectile est constitué de sphère métallique paramagnétique projetées dans un vecteur horizontal, a l'intérieur du moteur ou règne le vide.

- Phase 1 :
La bille est projetée à l'aide d'un canon électromagnétique, qui lui procure une certaine vélocité.
Cette bille doit se déplacer avec une vélocité minimum apte à ne toucher aucune parois du moteur, jusqu’à atteindre sa cible.
Dans cette phase d'éjection du projectile, et donc dans cette configuration,
le moteur subit une réaction proportionnelle à la quantité de mouvement (masse et vitesse) du projectile.

(Cas classique d'action-réaction du tir au fusil : La balle part et le fusil recule.)

On peut considérer que suite à ce tir, le projectile n'appartient plus au système moteur, tant que ce projectile n'atteint pas sa cible, bien même qu'il soit a l'intérieur de celui-ci.

- Phase 2 :
Le projectile rencontre un plan incliné, solidaire du moteur. Ce plan est incliné à 45° précisément.

Il s'agit ici d'une collision élastique.
La quantité de mouvement transmise sur ce plan incliné provoque une répartition de la quantité de mouvement nommée Rétro-action.

(Si le projectile rencontrait un plan perpendiculaire (mur), la rétro-action ferait que l'ensemble moteur reviendrait pratiquement à sa place initiale)
Ici, lors de la collision sur ce plan incliné, la quantité de mouvement se répartit de la manière suivante:
Une moitié est déviée dans un vecteur vertical.
L'autre moitié perdure dans le vecteur horizontal. (vecteur du tir initial)

Dans son vecteur horizontal, le moteur subit donc une décélération équivalente à la moitié de la quantité de mouvement originale (par rapport a un choc inélastique sur un plan droit).

- Phase 3 :
Le projectile rebondit donc ensuite en direction d'un vecteur parfaitement vertical.

On peut encore considérer qu'a ce bref instant, la bille n'appartient plus au système moteur, bien même qu'elle soit a l'intérieur de celui-ci.

 La quantité de mouvement dans le vecteur vertical n'est donc plus que la moitié de ce qu'elle était avant que la bille ne percute le plan incliné.

Le projectile n'ayant pas perdu de masse, c'est donc sa vitesse qui est modifiée, proportionnellement à la quantité de mouvement transférée au moteur, via le plan incliné.

La bille percute une cible (voûte) solidaire du moteur, constituée d'un électroaimant (choc inélastique) .

Cet électroaimant n'a pas fonction d'attirer la bille dans son élan, il a juste pour fonction de maintenir celle-ci afin qu'elle ne retombe ou ne ricoche pas en prenant exactement le chemin inverse.
Ce choc inélastique vertical ne vient en rien contrarier le mouvement du moteur dans son déplacement dans le vecteur horizontal car il s'agit d'une collision perpendiculaire dans laquelle chaque objets (bille et moteur) gardent respectivement leur vecteurs direction.

- Phase 4 :

Il s'agit d'organiser le retour de la bille dans le canon, sans toutefois ne pas perdre le bénéfice de cette Rétro Action.

La façon de ne pas perdre la soustraction vectorielle crée par le rebond sur le plan incliné est de ne pas reproduire la même situation vectoriel, au retour du projectile jusqu’à son point de départ.

C'est à dire que le projectile ne doit pas prendre le même chemin de retour... ou un chemin reproduisant les même conditions vectorielles de 45 ° ou plus!

Il faut organiser le retour du projectile en un vecteur le plus vertical possible car plus il y aura de pourcentage dans les abscisses (-X),  plus l'effet de la soustraction vectorielle sera atténué...

Or, le projectile étant partit à présent dans une direction verticale, rien ne l'empêche de continuer sa course dans cette direction, suivant le principe "un objet mis en mouvement(direction) perdure dans ce mouvement (direction) tant que rien ne vient l'en empêcher"...

Les solutions sont:
- Rapprocher au maximum la bouche du canon du plan incliné:
(La réaction à L'action étant liés et instantanées,  la distance entre la bouche du canon et le plan incliné n'a aucune importance, tant que le projectile peut évidemment se mouvoir quelques instants sans contraintes entre ces deux objets avant la collision)

- Augmenter la hauteur de 'la voûte' et son système de réception du projectile (Point C).
Si on crée un triangle rectangle symbolisant la trajectoire du projectile:
Zone de chargement du canon 'A' - plan incliné (base) 
Plan incliné 'B'  - voûte (adjacent) 
Voûte - zone de charge du canon 'C'( hypoténuse) 
On peut constater que plus le côté adjacent  'BC' est 'long ', plus l’angle  'BCA' est aigu, ce qui fait que:
Si on l'analyse comme une collision perpendiculaire:
la quantité de mouvement transmise au moteur est plus importante dans les ordonnées (-Y),
et est moins importante dans les abscisses (-X)

Le principe est qu'il ne faut pas que le projectile suive une tangente plus importante que 45° car cela annihilerait systématiquement le premier effet.

Lors de la collision sur le plan incliné, l'effet de rétro action étant immédiat, la vitesse horizontale du projectile, dans son ascension verticale ( de B à C) est identique à la vitesse horizontale du moteur.
(Exemple du coup de fusil tiré en l'air depuis un train en marche: La balle retombe dans le fût du canon).
Quand à sa vitesse, le projectile n'ayant pas perdu de masse, sa vitesse résiduelle n'est proportionnelle qu'a la quantité de mouvement transmise au moteur.

REMARQUES:

Si l'on quadruple les plans inclinés symétriquement, (disposition pyramidale), on peut diriger le moteur dans toutes les directions cardinales et modifiant la puissance des tirs dans les vecteurs respectifs.
- Les billes doivent se  déplacer avec une vélocité minimum apte à ne toucher aucune parois du moteur, jusqu’à atteindre leurs cibles respectives.
La vélocité maximum des projectiles ne dépend que de la résistance de tous les matériaux utilisés dans la conception du moteur et la puissance du (des) canons.
Les quantité de mouvement s'additionnant à chaque tir, la vélocité finale du moteur ne dépend que du nombre et de la puissance des tirs.
- En gravité, le centre de gravité du moteur est modifié en fin de phase et est rétablit au retour des billes a leur emplacement originel.

L'énergie cinétique du projectile en phase3 peut être récupérée (frein régénératif). Il n'est donc dépensé pratiquement que l'énergie de rétro action qui a effectivement servi a déplacer le moteur.

L'exemple est donné ici avec un projectile sous forme de billes. Peut-être qu'un système équivalent pourrait fonctionner avec du gaz, plasma ou autre... a voir. 

 

DESCRIPTION D’UN MODE DE CONCEPTION DU SYSTÈME:
Enceinte et Canons magnétiques:
Dans une enceinte cylindrique étanche, on dispose, au centre et solidement suspendus, quatre canons électromagnétiques identiques.
Ces quatre canons ne peuvent tous tirer que dans le sens d'un vecteur unique, dans le prolongement du cylindre.
Les tirs doivent être simultanés.
Chaque fût de canon dispose de deux bobines de fils de cuivre émaillé:
- Une bobine principale servant principalement a donner la vélocité nécessaire aux sphères a atteindre leurs cibles respectives.
Cette bobine sert aussi, en mode 'électroaimant' a attirer (capturer) les sphères, lors de leur retour, dans le fût du canon.
Une seconde bobine, placée au fond du fût est activé pour attirer et mettre en place les sphères au fond du fût pour un nouveau tir. Le champs magnétique de cette seconde bobine est coupé juste avant un tir.

Projectiles:
Les projectiles, au nombre de quatre, sont constitués de sphères métalliques paramagnétiques très résistantes à la déformation.

Plan incliné:
D'un côté du vecteur de tir, que nous nommeront ici "Côté Droit", suspendue solidement, bien dans l'axe des canons, est disposée une pyramide dont les côtés sont inclinés a 45°.
La pointe de cette pyramide est dirigée vers les canons.
Cette pyramide est disposée de sorte que les projectiles atteignent exactement le centre de chaque triangle qui constituent la pyramide.
Cette pyramide est constituée de matériaux très résistant, pouvant résister sans aucune déformation aux impact des sphères métalliques.
La distance qui sépare les fûts des canons et le centre des quatre triangles composant la pyramide est défini par l'absence d'influence de champ magnétique généré par le canon magnétique et l'absence d'influence de champ magnétique généré par les électroaimants constituant les cibles.
C'est a dire qu'a un moment de leur trajet, les billes ne doivent nullement être influencées par un quelconque champ magnétique, susceptible de dévier leur trajectoire.

Cibles B:
A l'intérieur du cylindre, quatre cibles sont disposée en vis à vis de chaque triangle qui constituent la pyramide, exactement perpendiculairement par rapport au centre de chaque triangle qui constituent la pyramide.

Ces cibles sont constituées de matériaux très résistant, pouvant résister sans aucune déformation aux impact des sphères métalliques.
On peut s'aider d'un faisceau laser pour retrouver la position exacte de l'impact des sphères sur les cibles (réflexion spéculaire) entre l'axe 'canon-côté de pyramide' et 'côté de pyramide- cible'.
Ces cibles sont constituées d'électroaimants dont le champ magnétique est juste assez puissants pour retenir les sphères lors de l'impact (choc inélastique).
Ces électroaimants n'ont pas fonction d'attirer les sphères pendant leur trajet.

Vérins de retour des sphères B:
Un système de vérin primaire, solidaire du cylindre-moteur peut déplacer la cible portant la sphère jusqu’à un alignement perpendiculaire au bouches des fûts de canons.
Un système de vérin secondaire, solidaire et perpendiculaire au vérin primaire rapproche chaque sphère précisément devant chaque bouche de fût de canon.
La bobine principale de chaque fût est alors activée, générant un faible champ magnétique, juste apte à capturer les sphères, tandis que le champ magnétique des électroaimants des cibles est désactivé, libérant les sphères.
La bobine secondaire de chaque fût est alors activée, générant un champ magnétique, juste apte à déplacer les sphères bien au fond du fût,
tandis que le champ magnétique des bobine principale est désactivé, libérant les sphères.
Les vérins supportant les électroaimant sont alors remis en place.
A noter que ces manœuvres n'ont aucun effet sur le déplacement du moteur.


AMÉLIORATIONS:
la quantité de mouvement est définie par le rapport Masse x Vitesse et l'énergie cinétique par le rapport Masse x Vitesse au carré, on aura préférence a accélérer de petites sphères plus légères.
Les matériaux ayant tous une certaine limite de résistance, il serait judicieux d'augmenter plutôt le nombre de canons afin d'augmenter la puissance du moteur et utiliser plutôt directement un cône, en place de la pyramide ainsi que les cibles en conséquence tapissant le pourtour intérieur du cylindre moteur.
Il est possible de lubrifier légèrement les sphères métalliques.
L'enceinte du moteur peut fonctionner sous-vide ou bien sous pression atmosphérique "normale".
(Sous pression atmosphérique "normale", les sphères seront cependant légèrement ralenties dans leurs trajet).

UTILISATION:
Ce type de moteur peut être utilisé dans tous les domaines du transport: Aéronautique, fluvial, sous-marin, spatial.
Il peut notamment être utilisé comme moteur de propulsion dans des dirigeables stratosphériques (voire mésosphériques) équipés de panneaux solaires,
afin de les rendre géo-stationnaires.
Il peut être utilisé comme moyen de sustentation dans des mobiles terrestre, moyennant une grande consommation d'énergie.

ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE DU SYSTÈME:
La plupart des mobiles utilisent un appui pour se mouvoir:
- Hélices ou turbines pour se déplacer dans l'air ou l'eau.
- Roues ou chenilles pour les mobiles terrestres.
Ou bien, ils sont obligés de perdre (éjecter) une certaine masse pour se mouvoir:
- Moteurs-fusée pour se déplacer dans le vide spatial.