Анотація до роботи:

Гетьман А.В. Просторовий гармонічний аналіз магнітного поля технічних об'єктів. -– Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.05 -– теоретична електротехніка. – Інститут електродинаміки НАН України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена розвитку теорії і створенню методик опису, виміру і цілеспрямованої зміни квазістаціонарного магнітного поля (МП) поблизу поверхні технічних об'єктів (ТО). У якості аналітичної моделі МП вибраний просторовий гармонічний аналіз і обгрунтована можливість його використання поблизу поверхні ТО. Розглянуто особливості практичного застосування просторового гармонічного аналізу МП ТО в сферичній і витягнутій сфероїдальній системах координат. Розроблено методики побудови джерел сферичних і сфероїдальних гармонік МП на основі просторового розподілу електричних струмів і намагніченості у вигляді сфер і сфероїдів. Побудовано універсальну методику практичного визначення мультипольних коефіцієнтів сферичних і сфероїдальних гармонік МП на основі математичної обробки сигнатур магнітного потоку. Обгрунтовано використання єдиних контурних систем виміру магнітних сигнатур для сферичного і сфероїдального випадків. Основні наукові результати роботи використані при оптимізації конструкції органів керування космічним апаратом і при виготовленні мір гармонік магнітного поля.

В дисертаційній роботі отримала подальший розвиток теорія гармонічного аналізу тривимірного квазістаціонарного магнітного поля поблизу обмежених об’єктів та отримані нові науково обгрунтовані теоретичні та практичні результати, які є суттєвими для подальшого розвитку теоретичної електротехніки та побудови нових методик і пристроїв селектування гармонічних складових магнітного поля та створення джерел магнітного поля заданої просторової структури.

1. Обгрунтована доцільність моделювання розподілу магнітного поля та проведення просторового гармонічного аналізу поблизу обмежених технічних об’єктів витягнутої форми з використанням опису поля в сфероїдальній системі координат і визначена область його застосування, яка пов’язана з геометричними параметрами об’єктів. При цьому запропоновано алгоритм визначення сфероїдальних гармонік поля, що грунтується на використанні кінцевих сум приєднаних функцій Лежандра другого роду та отримані асимптотичні зв’язки між сфероїдальними та сферичними гармоніками.

2. Розроблено методику створення просторово розподілених джерел сферичних і сфероїдальних гармонік магнітного поля, які надають можливість моделювання намагніченості складних технічних об’єктів, а також досліджено модель у вигляді намагніченого тонкого сфероїду для створення компенсаційних джерел сфероїдальних гармонік магнітного поля.

3. Отримані залежності між сферичними та сфероїдальними гармоніками скалярного та векторного потенціалів, які спрощують синтез струмових моделей джерел магнітного поля та дозволяють раціонально побудувати контурні системи для вимірювання інтегральних характеристик магнітного поля і визначення мультипольних коефіцієнтів при обробці експериментальних даних.

4. Запропоновано і теоретично обгрунтовано узагальнену методику побудови розташованих на циліндричній поверхні контурних вимірювальних систем для селектування як сферичних, так і сфероїдальних просторових гармонік магнітного поля заданого порядку.

5. На основі введення нових селектуючих функцій при інтегральній обробці сигнатур магнітного потоку створено методику визначення сферичних і сфероїдальних мультипольних коефіцієнтів скалярного магнітного потенціалу, яка дозволяє при кінцевому шляху переміщення технічного об’єкту через розташовані на циліндричній поверхні вимірювальні контури наблизити область визначення магнітного поля до поверхні технічного об’єкта.

6. Теоретично обгрунтовано застосування струмових контурів для створення джерел зональних сферичних і сфероїдальних гармонік. Експериментально (на прикладі дипольної і квадрупольної систем витків зі струмом) доведено, що застосування струмових контурів на поверхні сфер та сфероїдів дозволяє створити модель просторових гармонік магнітного поля з наперед заданою методичною похибкою та підвищити точність настроювання систем для вимірювання магнітного поля.

7. Сформульовано правила орієнтації осей декількох струмових джерел зональної сферичної гармоніки, які створюють одну тесеральну сферичну гармоніку магнітного поля, що в комплексі з зональними гармоніками збільшує кількість сферичних гармонік магнітного поля технічних об’єктів, що визначаються, і підвищує якість моделювання їх магнітних полів в цілому.

8. Побудовано модель джерела тесеральної сферичної гармоніки магнітного поля у вигляді неоднорідно розподілених по поверхні сфери струмів, яка є теоретичною базою моделювання джерел магнітного поля у вигляді розташованих на сфері витків зі струмом, що дозволяє підвищити точність розташування компенсаційних обмоток з урахуванням особливостей поверхні технічних об’єктів, зовнішнє магнітне поле яких підлягає компенсації.

9. Вірогідність та обгрунтованість наукових результатів забезпечена використанням коректних методів досліджень, їх узгодженням з експериментальними даними та відомими з літературних джерел даними, апробацією основних положень і одержаних результатів на наукових конференціях, результатами їх практичного застосування при розробці магнітних виконавчих органів космічного апарата та виготовленні мір просторових гармонік магнітного поля.

Публікації автора:

1. Розов В.Ю., Кильдишев А.В., Гетьман А.В. Пространственный гармонический анализ внешнего магнитного поля протяженных объектов в вытянутой сфероидальной системе координат// Технічна електродинаміка.-1999.-№ 1.-С. 7-11.

2. Волохов С.А., Гетьман А.В. Мультипольные меры для сверхточных измерений магнитных моментов// Технічна електродинаміка. Темат. вип.: Проблеми сучасної електротехніки.– 2000.- Ч. 5.– С. 88-91.

3. Волохов С.А., Гетьман А.В. Основы построения мер магнитных мультиполей// Технічна електродинаміка. – 2000. – № 4. – С. 62-66.

4. Гетьман А.В. Совместная модель пространственной гармоники скалярного и векторного потенциалов// Технічна електродинаміка. Темат. вип.: Проблеми сучасної електротехніки.– 2002.- Ч. 2.– С. 3-8.

5. Резцов В.Ф., Гетьман А.В. Особенности построения мер тессеральных гармоник магнитного поля // Технічна електродинаміка. - 2003. – № 5. – С. 3-7.

6. Гетьман А.В. Физические модели дипольного и квадрупольного источников постоянного магнитного поля// Вестник Харьк. госуд. политехн. ун-та. – 1998. –Выпуск № 6. – С. 224-227.

7. Гетьман А.В. Источник магнитного поля зональной гармоники в вытя-нутой сфероидальной системе координат// Вестник Харьк. госуд. политехн. ун-та.- 2000.-Выпуск № 84.– С. 52-55.

8. Кильдишев А.В., Гетьман А.В., Погребняк Ж.В. Сравнение методов сфероидального и сферического пространственного гармонического анализа при измерении внешнего магнитного поля // Праці 2-ої МНТК "Метрологічне забезпечення в галузі електричних, магнітних та радіовимірювань (Метрологія в електроніці-97). – 1997. – Том 1. – С. 197-199.

9. Kildishev A.V., Nyenhuis J.A., Hetman A.V. Zonal Magnetic Signatures in Spherical and Prolate Spheroidal Analysis // 2^nd International Conference on Marine Electromagnetics (MARELEC`99). - Brest (France). - 1999. - P. 231-242.