Экспериментальное дослідження нелінійних ефектів в динамічної магнітної системі

Экспериментальное дослідження нелінійних ефектів в динамічної магнітної системе

Владимир Рощин, Сергій Годин Цель нашої роботи полягала у експериментальному дослідженні фізичних ефектів, що виникають у системі з обертовими постійними магнітами [1] та вивчення супутніх ефектів. Побудовану нами експериментальну установку будемо текстом називати конвертором. Уся лабораторна система конвертора була створена керуючись власними теоретичних поглядів, наявної технологій і існуючих тоді фінансових можливостей. Нижче описується технологія виготовлення цього конвертора і його испытаний.

Описание технологии

Конструкция лабораторного стенда конвертора з вимірювальним комплексом забезпечують широкий діапазон досліджень, встановлюють необхідний рівень контролю над робочим процесом надають необхідну безпеку экспериментов.

Диаметр магнітної системи робочого тіла конвертора становив близько 1 метри. Виготовити і намагнітити що обсяг за умов не за можливе, тому було вирішено виготовити статор із окремих намагниченных сегментів, виконаних з урахуванням рідкісноземельних магнітів з залишкової індукцією 0,85Тл, коэрцитивной силою Нс?600кА/м і магнітної енергією W?150кДж/м3. Сегменти намагничивались звичайним способом шляхом розряду батареї конденсаторів через індуктор. Далі сегменти збиралися і склеювались у спеціальній стапелі, що забезпечує необхідні допуски для позиціонування сегментів і отводящем магнітну енергію. Це зробити наступну склейку елементів в загальний блок. Для виготовлення статора було використане 110 кг рідкісноземельних магнітів, виготовлення роликів — 115 кг тієї самої материала.

.

Рис. 1. Варіант однорядного виконання конвертора Высокочастотное подмагничивание не застосовувалося. Технологію імпринтингу, описану в [1], було вирішено замінити застосуванням поперечних магнітних вставок з вектором намагниченности, спрямованим з точки 90 градусів до вектору основний намагниченности статора і роликів. Для цих поперечних вставок використовувався модифікований матеріал NdFeB з залишкової індукцією 1,2Тл з коэрцитивной силою і магнітної енергією більшою Нс?1000кА/м; W?360кДж/м3 ніж у базовому матеріалі робочого тіла. На мал.1 і мал.2 зображено спільне розташування статора 1, елементів ротора — роликів 2 і загальнодосяжний спосіб їх взаємодії у вигляді поперечних магнітних вставок на статоре і роторе за принципом шестеренчатого зачеплення. Між поверхнею статора і роликами залишили повітряний зазор — ?, мав величину близько 1 мм.

Статор і ролики були обёрнуты суцільним шаром міді завтовшки 0,8 мм, мала безпосередній електричний контакти з магнітами статора і ролерів. Відстань між вставками на роликах і вставками на статоре перебуває у певній залежності, яка потрібна на виникнення критичного режима.

.

Рис. 2. Спосіб організації магнітного зачеплення статора і роликов Диаметр статора 1 і ротора 2 (мал.2) вибирається в такий спосіб, щоб ставлення діаметрів статора D і ролика d було цілим числом, кратним 4. Це одна із умов просторового квантування і досягнення резонансного режиму між елементами робочого тіла устрою. Необхідна позиціонування забезпечує умови до виникнення у ближчій зоні робочого тіла режиму стоячих електромагнітних волн.

.

Рис. 3. Загальна схема однорядного магнито-гравитационного конвертора Элементы магнітної системи зібрані на єдину конструкцію на платформі, зібраної з немагнітних сплавів. На рис. 3 зображений загальний вигляд платформи з однорядным конвертором. Ця платформа була оснащена пружинами, амортизаторами й мала можливість вертикального пересування трьом котрі спрямовують. Розмір переміщення вимірювалася з допомогою індукційного датчика переміщень 14, таким чином відразу визначалося зміна ваги платформи у процесі експерименту. Загальна вага платформи з магнітною системи у вихідному стані становив 350 кг.

Статор 1 був укріплений нерухомо, а ролики 2 були укріплені спільною для рухливому сепараторе 3 з допомогою динамічних повітряних підшипників із єдиною метою максимального зниження тертя. Для передачі обертального моменту сепаратор був жорстко пов’язані з основним валом 4 устрою. Основний вал у вигляді фрикционных обгонных муфт 5 був із пусковим двигуном 6, який пристрій в режим самоподдержания обертання і электродинамическим генератором 7. Уздовж ротора були розташовані електромагнітні перетворювачі 8 з разомкнутыми магнитопроводами 9. Магнітні ролики 2, перетинали магнитопроводы і замикали магнітний потік через електромагнітні перетворювачі 8, наводили у яких ЭДС, яка надходила безпосередньо на навантаження 10 як ламп розжарювання. Електромагнітні перетворювачі 8 були оснащені електричним приводом 11 і володіли можливістю плавно переміщатися по котрі спрямовують 12.

Для дослідження впливу характеристики конвертора докладеної високого зовнішнього напруги було змонтовано система радіальної електричної поляризації. На периферії устрою між електромагнітними перетворювачами 8 було встановлено кільцеві електроди 13, мають ані з роликами 2 повітряний зазор 10 мм. Електроди під'єднані до високовольтному джерелу напруги, причому позитивний потенціал було докладено до статору, а негативний до кільцевим електродах. Напруга високовольтного джерела регулювалось не більше 0…20кВ. У експериментах зазвичай використовувалося граничне значення в 20кВ.

На випадок екстреного гальмування ротора на основному валу устрою було встановлено фрикционный дисковий гальмо від автомобіля. Електродинамічний генератор 7 подсоединялся до активної навантаженні через набір перемикачів, який би поетапне під'єднання навантаження від 1 до 10кВт з кроком 1кВт.

В испытуемом варіанті конвертор мав у своєму складі масляний фрикционный генератор теплової енергії 15, готовий до відводу надлишкової потужності (понад 10кВт) в теплообменный контур. Та оскільки реальна потужність конвертора експериментально не перевищила 7кВт, масляний фрикционный теплової генератор не використовувався. Повна стабілізація оборотів ротора здійснювалася висувними електромагнітними перетворювачами, які працюють на додаткове навантаження як набору ламп розжарювання із сумарною потужністю 10кВт.

Наблюдаемые эффекты

Конвертор був встановлено у лабораторному приміщенні у трьох бетонних опорах лише на рівні землі. Висота стелі у приміщенні була 2,5 метри. Крім залізобетонних стельових перекриттів, в безпосередній близькості до магнітної системи перебував звичайний електродинамічний генератор і електродвигун, які містили кілька десятків кілограм заліза і потенційно могли спотворювати картину можна побачити полей.

Установка запускалася на дію шляхом розкрутки ротора з допомогою електродвигуна. Обороти плавно наростали до того часу поки амперметр, включённый в ланцюг харчування електродвигуна, не починав показувати нульовий значення споживаного струму та наявність зворотного потоку. Ця відповідало приблизно 550об/мин, при цьому, магнітний датчик переміщення платформи 14 починав фіксувати зміна ваги платформи вже за часів 200об/мин. Далі, з допомогою електромагнітної обгонной муфти електродвигун повністю відключався і до основного валу устрою через електромагнітну муфту подсоединялся звичайний електродинамічний генератор. При досягненні критичного режиму, який виникає близько 550об/мин, обертів ротора різко, з великим прискоренням, зростають з одночасним уповільненням поточного зміни ваги. Саме тоді підключалася перша навантаження в 1кВт. Відразу після підключення першої навантаження обертів починають падати, а? G продовжує вона зростатиме і т.д., відповідно до рис. 4.

.

Рис. 4. Режими роботи магнито-гравитационного конвертора Изменение ваги залежить від що відводиться в активну навантаження потужності (як навантаження був використаний набір на десяток звичайних електричні нагрівачів для води по 1кВт) і зажадав від докладеної поляризационного напруги. За максимальної що відводиться потужності 7кВт зміна ваги? G всієї платформи вагою 350 кг сягає 35% ваги в нерухомому стані (при перерахунку чистий вагу робочого тіла конвертора? GPT становить близько 50%). Навантаження більш 7кВт призводить до поступового зниження зворотів і виходу з режиму самогенерации з наступної повної зупинкою обертання ротора.

Весом платформи можна управляти подачею високої напруги на стільникові кільцеві електроди, розташовані відстані 10 мм від зовнішньої поверхні роликів. При подачі високої напруги 20кВ (негативний полюс на електродах) нарощування що відводиться потужності ланцюга основного генератора понад 6кВт важить на? G, при зменшенні оборотів до 400об/мин., спостерігається «затягування» і явище типу «залишкової індукції» по? G. Режими роботи конвертора ілюструються експериментальними графіками, приведёнными на рис. 4 і рис. 5.

Эффект зміни ваги звернімо щодо напрями обертання ротора, і має певний гистерезис. При обертанні по годинниковий стрілці критичний режим настає у районі 550об/мин і складається потяг проти напрями вектора гравітації, а під час обертання проти годинниковий стрілки, критичний режим настає у районі 600об/мин і складається потяг в напрямі вектора гравітації. Спостерігається розбіжність у наступі критичного режиму на 50…60об/мин. Слід зазначити, що, мабуть, є й інші резонансні режими, відповідні вищим оборотів ротора і великим рівням корисною навантаження. З теоретичних припущень, залежність виділеної механічної енергії від внутрішніх параметрів магнітної системи конвертора і швидкості обертання ротора носить нелінійний характері і отримані ефекти є оптимальними. З цього погляду, виявлення максимальної потужності, максимального зміни ваги і ресурсу конвертора представляє великий практичний і науковий інтерес. У означеному варіанті конвертора використання вищих оборотів було б необачно з міркувань механічної міцності магнітної системи, склеєної із окремих элементов.

.

Рис. 5. Розгінна стадія конвертора Рис. 5 докладно пояснює залежність оборотів ротора конвертора та значимості платформи від що відводиться в активну навантаження потужності. Графіки побудовано для випадку з включённым (верхній графік) і виключеним (нижній графік) поляризационным напругою. Час вимагає від моменту включення пускового двигуна до режиму самогенерации конвертора при обертанні ротора по годинниковий стрілці приблизно дорівнює 1,5мин (пускової двигун потужністю 2кВт з редукцією на валу конвертора 1/10). При досягненні критичного режиму (550об/мин) зміна загальної ваги платформи вже становить ±30%. У точці початку резонансній режиму обертів різко, з великим прискоренням зростають до 590об/мин із явним зміною по? G до ±35%. При цьому чути неприємний свистячий звук високої частоти. Ця ділянка графіка починається відразу після критичної позначки (нахил кривою ?1).

При досягненні 590об/мин до електричному генератору приєднується перша активна навантаження в 1кВт. Звук відразу припиняється, обертів різко знижуються і різко змінюється ?G. Щойно починають знову зростати обертів підключається друга навантаження для стабілізації оборотів ротора лише на рівні 590…595об/мин, ?G продовжує змінюватися. Збільшення активної навантаження на генераторі відбувається східчасто до сумарною потужності 6кВт з інтервалами за часом рівними 10…30с. Після цього, спостерігається короткочасне збільшення оберту і повна стабілізація режиму на протягом 12…15мин. Усього вирішено було проведено понад 50 відсотків пусків з абсолютної повторюваністю протягом трьох місяців і. Слід зазначити, що у момент наростання оборотів не прикладати навантаження до генератору, то обертів будуть зростати з прискоренням відбитим на графіці див. мал.5 кутами ?1???5. У цьому, повернення на режим треба прикладати вдвічі більшу навантаження на электрогенераторе.

Всё вищесказане належить режиму з включённым високим поляризующим напругою 20кВ (плюс на «землі»). Без поляризующего напруги (нижня крива) все приблизно те, але відзначається менша «жёсткость» нагрузочной кривою і швидше зміна ваги платформи при зменшенні швидкості обертання ротора конвертора.

.

Рис. 6. Схема коронного розряду навколо працюючого конвертора Кроме вищеописаних, відзначався ще ряд цікавих ефектів. Працюючи конвертора в затемнённом приміщенні, навколо неї спостерігається коронний розряд як голубовато-розового світіння і характерний запах озону. Хмару іонізації охоплює область статора і ротора і має, відповідно, тороидальную форму.

На тлі коронного розряду поверхнею роликів ротора чітко проглядається хвильова картина — зони підвищеної інтенсивності світіння розташовані за висотою ролика оскільки буває у високовольтних високочастотних індукційних нагромаджувачах енергії в предпробойном режиме.

Эти зони мали бело-желтый колір, але звуку, властивого дугового розряду чутно був. Не було також ніяких видимих ерозійних ушкоджень мідних поверхонь статора і роликов.

.

Рис. 7. Розташування конвертора у приміщенні лабораторії і місцезнаходження концентричних магнітних стен Наблюдался ще одна раніше ніде не згадуваний ефект — це вертикальні концентричні магнітні стіни навколо установки. Було виявлено і обмірювано з допомогою портативного магнитометра Ф4354/1 (чутливий елемент — датчик Голла в латунном екрані) нормальне постійне магнітне полі, навколишнє конвертор. Виявлено зони підвищеної напруженості магнітного поля порядку 0,05Тл, розташовані аксиально від центру установки. Напрям вектора магнітного поля була в цих стінах збігалося і розсилання їх вектора магнітного поля роликів. На див. мал.7 схематично показано розташування конвертора першого поверху лабораторії і місцезнаходження концентричних магнітних областей навколо неї. Зона максимальної ширини розташовувалася точно у центрі магнітної системи конвертора.

Между цими зонами переносної магнітометр аномального магнітного поля не реєстрував. Прошарки підвищеної напруженості поширюються практично без ослаблення від центру магнітної системи конвертора на відстань близько 15 метрів і швидко спадають за українсько-словацьким кордоном цієї зони. Товщина шару 5…8см. Кордон шару має різкий характер, відстань між верствами близько 50…60см і трохи наростає принаймні видалення від центру конвертора. Стала картина цього поля спостерігалася також і висоті 5 м над установкою, другою поверсі над лабораторією. Вище вимірів не проводилося. Аналогічна картина була і поза приміщенням лабораторії, безпосередньо надворі, землі. Концентричні стіни суворо вертикальні і немає видимих искажений.

Было виявлено також аномальне падіння температури й у безпосередній близькості до конвертора. Оскільки загальний тлі до лабораторій +22°C (±2°C) обмірювано падіння температури на 6…8°C. Це ж явище спостерігалося й у концентричних магнітних стінах. Виміри температури всередині магнітних стін проводилися звичайним спиртовим термометром з інерцією виміру близько 1,5мин. У магнітних стінах чітко фіксуються температурні зміни з допомогою тілесних відчуттів, тоді як товщу магнітної стіни помістити руку, одразу відчувається холод. Аналогічна картина була і в розквіті 15 метрів над установкою, другою поверсі лабораторії, попри свої різноманітні залізобетонні стельові перекриття, і навіть на свіжому повітрі поза приміщенням лаборатории.

Концентрические магнітні стіни та супутні теплові ефекти починають почуватися помітно починаючи приблизно з 200об/мин і лінійно наростають принаймні збільшення оборотів до критичного режиму. Далі виміру не проводилися через побоювання руйнації магнітної системи. На див. мал.8 зображений хід кривих інтенсивності магнітного поля була в мТ і журналістам зміну температури в градусах Цельсия.

Заключение

В справжнє час ми можемо дати точну картину механізму перетворення магнітної системою конвертора, але, що залучення поняття середовища, у якій поширюються взаємодії, у сенсі Фарадея- Максвелла- Бернуллі ми цілком нездатні дати фізично змістовну теорію цих явлений.

Несколько слів у фіналі слід зазначити стосовно питань безпеки людей, що у зоні випромінювань конвертора. Це питання не вивчені. Наш власний досвід дозволяє: зробити лише обережне припущення, що короткочасне перебування на зоні роботи конвертора із зафіксованою вихідний потужністю 6кВт, залишається для таких людей без видимих последствий.

Список литературы

Thomas John A., Jr. ANTI-GRAVITY: The Dream made Reality. Extraordinary Science. V. VI. Issue 2, 1994.