В двух первых частях работы сформулирована и обсуждается теорема:
При гармоническом мультичастотном воздействии на физические системы мощность реакции системы той же физической природы, что и воздействие может быть не только меньше или равна мощности воздействия, но и устойчиво больше мощности воздействия.
Т.е., практически утверждается, что есть (может быть пока неизвестное, новое, а может быть известное, но не так интерпретируемое) свойство материи генерировать энергию под воздействием мультичастотного облучения и при этом, если будет выбрана правильная система координат (в незамкнутой физической системе), векторная сумма воздействия и реакции, проинтегрированная по всему диапазону частот может оказаться более воздействия. Что в выбранной системе координат (опять же - незамкнутая физическая система) может создать иллюзию генерирования энергии из ничего, из вакуума. Хотя, как это было описано в Части 2, имеем энергообмен между частотными мирами, существующими независимо от нашей генерирующей и измеряющей системы. Вот почему физическая система незамкнута.
Для монохромной частоты или дискретного набора частот это явление интерпретировалось бы как резонанс (что и делал Тесла). А вот для сплошной полосы белого (или почти белого) спектра выше определенной границы частоты, как это показано в Части 1, название «резонанс» не подходит и получение энергии здесь резонансными явлениями объяснить не получается . Надо думать, что и Тесла для сплошного спектра этого не делал, да и посмотреть визуально, что там происходит, было в то время нечем.
В Части 1 показан графиком частный случай, найденный методом перебора коэффициентов, когда теорема справедлива, что и требовалось доказать с формулировкой "может быть" в самой теореме. Но возникает вопрос о коэффициентах для этого конкретного случая. Их физической сущности и реализуемости.
Прислали мне тут письмо с главным вопросом: «… о реализуемости выводов на реальных физических системах и о соответствии свойств реальных объектов их математическому описанию в Части1». Имеются ввиду искажающие свойства системы падающего в отраженное мультичастотное воздействие, соотношение которых и позволяет построить генератор с полезными свойствами. На самом деле важно. Правильный вопрос. Без этого вся работа превращается в абстракцию. Поэтому временно отложим всё остальное и рассмотрим эту тему. И это важно для желающих повторить результаты и участвовать в дальнейших работах.
По-прежнему будем рассматривать систему с электромагнитным взаимодействием. При желании попытаемся когда-нибудь распространить полученные выводы и на системы механические: с искажениями реакции относительно падающего сигнала (воздействия), например, на различных нелинейностях, включая квадраты и кубы в формулах элементарной физики. Целью такого рассмотрения могут быть, например, теоретические предпосылки безопорного движителя . При этом, опять же рассматривается незамкнутая, например и в данном случае по частоте, система координат. Это я уточняю для ортодоксальных ревнителей законов сохранения. Выполняются и соблюдаются. Для замкнутой системы.
Для определения коэффициентов уравнения модели, использованной в Части1, лучше было бы применить существующие методы планирования многофакторного эксперимента. Но это - до лучших времен. Пока - порассуждаем.
Тесла в свое время проводил эксперименты как с совмещенными в одном устройстве передающими и приемными антенно-измерительными комплексами (генераторы энергии), так и с раздельными антеннами (предача энергии). Исключительно для упрощения анализа и чтобы не подбирать свойства антенн эмпирическим путем, как это гениально интуитивно делал Тесла, или в наше время, например Капанадзе (см.Часть 2), который максимально упростил совмещенную измерительно-антенную систему приведя ее к резонансу на одной низкой частоте (как делал и Тесла - с антенной в земле), рассмотрим всю систему поблочно.
В Частях 1 и 2 работы имеем анализируемую систему из следующих составных частей:
1. Высоковольтный мультичастотный генератор с частотами до СВЧ на основе катушки Теслы с собственной системой питания.
2. Энергоантенна-облучатель, позволяющая воздействовать гармоническим мультичастотным полем (для простоты будем называть падающим сигналом) на окружающую среду
3. Энергоантенна- приемник, позволяющая снять в виде мультичастотного сигнала с искаженным относительно падающего сигнала вектором фаз, частот и амплитуд (для простоты будем называть отраженным сигналом).
4. Измерительного сумматора, позволяющего найти сумму падающего и отраженного сигнала, проинтегрировать результат по частоте и передать проинтегрированную по частоте сумму на нагрузку.
5. Измерительной системы, включающей основное: измеритель мощности потребления генератором и мощности на нагрузке, а неосновное, позволяющее следить за параметрами спектра воздействующего излучения.
6. Внешней среды, характеризуемой в частности объемом и геометрией (определяется, в частности не только свойствами среды, но и антеннами) и другими параметрами, такими как, например, распределенная в пространстве магнитная и диэлектрическая проницаемость и т.д.
Как и у предшественников, возможным частным вариантом конструкции (как это было сделано в Части 2) является конструктивное совмещение антенны-облучателя, антенны-приемника и сумматора, что в принципе упрощает конструкцию, но усложняет задачу анализа. Так если антенна совмещенная, то через границу антенна-среда (которая может быть отнесена структурно к части среды) излучение проходит два раза: туда и обратно, каждый раз искажаясь по вектору амплитуда-фаза-частота.
Моделирование и конструирование фазовращающих покрытий энергоантенн
Однопроводная простейшая антенна представляет собой провод - в первом приближении это тонкий длинный цилиндр с гладкой поверхностью и с длиной, больше или меньше длины волны самого высокочастотного измеряемого излучения в мультичастотной «пачке».
При расчетах в Части 1 и получении устойчивого генерирования системы в широких пределах варьировалось изменение (сдвиг) фазы отраженного сигнала относительно падающего. Величина этого сдвига для реальных физических систем может быть измерена, но может отличаться от полученной расчетами оптимальной величины для процесса генерирования. НО. Есть возможность: как поменять параметры внешней среды (например, ввести в нее какое-то вещество с определенным свойствами), так и изменить свойство антенны, чтобы получить необходимый сдвиг, в частности, независимый от частоты. Например, антенна может иметь специальное (в частности, многослойное) покрытие, обладающее не только распределенным активным сопротивлением в радиальном направлении, но и распределенной по поверхности антенны индуктивностью в радиальном направлении, что соответствует включению в эквивалентную цепь антенна-среда фазовращающих цепочек с необходимыми параметрами. Как сказано выше, эти покрытия антенны могут для целостности картинки рассматриваться не как часть антенны, а как часть (контактную и постоянную при перемещении часть) среды. Создание такого покрытия – конкретная и решаемая задача для нанотехнологий. Расчет по необходимому сдвигу фаз необходимых значений распределенных активных и реактивных сопротивлений покрытия при известной схеме замещения и заданных значениях сдвига фаз между падающим на спецслой и прошедшим (излучаемым) сигналами на антенне-излучателе, а также отраженным и прошедшим через спецслой на антенну-приемник особой новизны и трудностей не представляет и и может быть сделан студентом в рамках курса Теоретических основ электротехники. Задача создания покрытия с конкретными свойствами – задача технологам. Мы же остановимся на определении необходимой величины сдвига фаз имея принципиальную возможность технической реализации любой величины этого сдвига, как минимум от 0 до π/2, имея возможность суммирования фазовращающих свойств многослойных покрытий. При этом параметрами поверхностных фильтров возможно реализовать как сдвиг независимый от частоты, типа одной радиальной индуктивности со сдвигом на π/2, так и зависимый. Фильтр есть фильтр. Не только радиальные RL-цепочки, но и второго порядка – распределенные по радиусу и поверхности RLC. Но, из практических соображений предположим желание в поверхностных фазовращающих покрытиях обходиться минимальными сдвигами. И сделаем окончательные выводы когда-нибудь после натурных измерений на конкретных антеннах без покрытий с конкретной внешней средой (вакуум космоса, атмосферное расположение антенн, поверхность или объем земли и т.д.)
Геометрия антенны, коэффициент отражения,
коэффициент влияния частоты, граничная частота.
коэффициент влияния частоты, граничная частота.
Вопрос исследования влияния геометрии антенны приводит к изучению теории радиоантенн (до чего руки пока не дошли), и необходимости интегрирования по пространству действия антенны. Здесь можно неожиданно получить источник питания автомобиля Теслы, проинтегрировав уравнение по объему металлического кузова автомобиля, использованного в качестве антенны. Впрочем, я, кажется, упоминал об этом в Части1. При этом, естественно, что объем интегрирования по пространству скажется на вольт-амперной характеристике в основном в виде ее наклона (на нагрузочной способности источника) и вряд ли существенно отразится на напряжении холостого хода. Таким образом, для получения некоторых реальных параметров на данном этапе исследований можно (следуя за Теслой) обходиться без подключенной антенны, измеряя параметры взаимодействия со средой только самой катушки Теслы при высоком сопротивлении нагрузки (холостой ход), а в дальнейшем с помощью подбора конструкции антенны найти вариант максимального тока для конкретной нагрузки-потребителя. Итак, ищем напряжение холостого хода, мало зависящее от наличия антенны в однородной среде.
Коэффициент влияния характеризует, в основном, соотношение амплитуд по частотам в спектре излучателя. Коэффициент отражения характеризует ослабление амплитуды отраженного сигнала относительно амплитуды падающего. Оба коэффициента введены искусственно, чтобы ослабить влияние частоты и среды на коэффициенты Фурье в уравнении.
Вопрос исследования величины коэффициента отражения приводит к необходимости натурных исследований и, также, к необходимости изучения теории антенн или привлечения специалистов в этой области. В численных экспериментах может присутствовать в виде фиксированного набора, например, от 0,1 до 1,0 в первом приближении независимо от частоты.
Исследование коэффициента влияния частоты хотелось бы найти в теории электромагнитных устройств, но не получилось, там теории практически нет, одна эмпирика. Напомню, что в Части 1 как и многими авторами ранее, сделано предположение физических основ явления самоиндукции исходя из противодействия среды на индуктивность, а общепринятое и основанное на эмпирике типа «правила буравчика» или высосанное из уравнений Максвелла, считаю неудовлетворительным. Надо, наверное, смотреть другую науку - взаимодействие излучения с веществом. Пока тоже руки не дошли. В численных экспериментах в первом приближении спектр катушки Теслы можно считать белым, т.е. коэффициент влияния можно считать равным 1/n чтобы исключить влияние n в знаменателе после знака суммы.
Для дальнейшего сближения числовых экспериментов с практической системой на основе катушки Теслы, следует в дальнейшем в уравнение ввести экспоненциальное затухание амплитуды «в «пачках» и частоту управляющего сигнала, т.е. частоту следования «пачек». Как показали эксперименты на описанной в части 2 установке, оптимальная частота следования «пачек» составляла от 200 кГц до 2 Мгц в зависимости от скважности управляющего импульса ( величины запасаемой энергии). Соответственно, время затухания составляло от десятых долей до единиц микросекунд. Однако снова в первом приближении не будем вводить в формулу экспоненты, а отметим, что если «пачку» вписать в прямоугольник, то площадь, ограниченная огибающими в рабочем режиме составит примерно 0,3 от площади прямоугольника. Поэтому, введя сначала коэффициент 0,3 вместо умножения на экспоненту получим численное приближение в качественной картинке. Хотя вопрос реакции системы на изменяющуюся во времени в «пачке» амплитуду сам по себе важен и интересен.
Поскольку используемый осциллограф (Часть 2) имеет предельную 100нс – синхронизацию, для измерения СВЧ использовалась слаботочная и рассчитанная на напряжение до 1000В измерительная вилка Авраменко: проводилось сравнение результатов измерения на диодах со временем восстановления 3 нс с диодами обладающими временем восстановления 6 нс и больше. Наблюдалась количественная разница, имеющая в связи с разбросом параметров диодов только качественное значение, что, однако, говорит о наличии в спектре излучения частот до ГГц. В численных экспериментах эту частоту и примем за граничную, помня, что для реальных преобразователей частота среза может быть значительно ниже (напомню, в част Части 2 время восстановления высоковольтных импульсных диодов было 70нс для киловаттной нагрузки (1000В, 150А в импульсе, 3А постоянно). То есть, рабочая частота в численных экспериментах может быть ограничена, например 10 - 15 МГц, выше с этими диодами мы практически не видим и не снимаем. Хотя можно построить систему съема мощности и без диодов. Тогда верхняя частота не ограничена свойством полупроводников. Об этом - в другой раз.
Как это следует из Части 1, для выхода в режим генерирования комплекса «в железе»:
1. Необходимо чтобы съем мощности (измерение суммы падающего и отраженного сигнала) осуществлялся в как можно более широком в верхнюю сторону диапазоне частот. В этом диапазоне должна работать интегрирующая или преобразовательная система съема мощности.
2. Максимального КПД следует ожидать, когда длина «пачки» (под «пачкой» как и ранее, понимается процесс от разряда в первичной обмотке катушки Теслы до момента затухания) будет соответствовать периоду «пачек» или чуть меньше, что определит частоту управляющего генератора для конкретной катушки. В таком режиме исключается простой системы. Как вариант, для наиболее простого съема мощности, энергозапасающие элементы генератора Теслы должны быть увеличены и рассчитаны на оптимальную частоту пачек, соответствующую частоте промышленного переменного тока - 50-60Гц .
3. Расчет параметров или подбор антенны оставим будущему, но числовыми экспериментами определим оптимальный угол сдвига фаз, независимый от частоты, попытаемся сконструировать антенну, которая, например, в атмосфере даст расчетный результат - устойчиво положительный интеграл измеряемого напряжения по частоте, определяющий генерируемую мощность установки.
4. Необходимо предусмотреть возможность питания задающего генератора и катушки Теслы с прерывателем от измерительной системы (системы съема мощности) чтобы переключиться на нее после выхода на рабочий режим.
24 февраля 2010г.
Сообщения
