Володимир Рощин, Сергій Годін
Мета нашої роботи полягала в експериментальному дослідженні фізичних ефектів, що виникають у системі з обертовими постійними магнітами [1] і вивченні супутніх ефектів. Побудовану нами експериментальну установку будемо далі по тексту називати конвертором. Вся лабораторна система конвертора була створена виходячи з власних теоретичних поглядів, наявної технології та існуючих на той момент фінансових можливостей. Нижче описується технологія виготовлення цього конвертора і результати його випробувань.
Опис технології
Конструкція лабораторного стенду конвертора з вимірювальним комплексом забезпечують широкий діапазон досліджень, встановлюють необхідний рівень контролю за робочим процесом і надають необхідну безпеку експериментів.
Діаметр магнітної системи робочого тіла конвертора був близько 1 метра. Виготовити і намагнітити такий обсяг у наших умовах не представлялося можливим, тому було прийнято рішення виготовити статор з окремих намагнічених сегментів, виконаних на основі рідкоземельних магнітів із залишковою індукцією 0,85 Тл, коерцитивною силою Нс ≈ 600кА / м і магнітною енергією W ≈ 150кДж/м3 . Сегменти намагнічується звичайним способом шляхом розряду батареї конденсаторів через індуктор. Далі сегменти збиралися і склеювалися в спеціальному стапелі, що забезпечує необхідні допуски для позиціонування сегментів і відвідному магнітну енергію. Це дозволило зробити наступну склейку елементів у спільний блок. Для виготовлення статора було використано 110кг рідкоземельних магнітів, для виготовлення роликів - 115кг того ж матеріалу.
Рис. 1. Варіант однорядного виконання конвертора
Високочастотна підмагнічуванню не застосовувалося. Технологію імпринтингу, описану в [1], було вирішено замінити застосуванням поперечних магнітних вставок з вектором намагніченості, направленим під кутом 90 градусів до вектора основний намагніченості статора та роликів. Для цих поперечних вставок використовувався модифікований матеріал NdFeB із залишковою індукцією 1,2 Тл з коерцитивною силою і магнітною енергією дещо більшою Нс ≈ 1000кА / м; W ≈ 360кДж/м3 ніж у базовому матеріалі робочого тіла. На рис.1 і рис.2 зображено спільне розташування статора 1, елементів ротора - роликів 2 і спосіб їх взаємодії за допомогою поперечних магнітних вставок на статорі і роторі за принципом шестеренчатого зачеплення. Між поверхнею статора і роликами був залишений повітряний зазор - δ, що мав величину близько 1мм.
Статор і ролики були обгорнуті суцільним шаром міді товщиною 0,8 мм, що мала безпосередній електричний контакт з магнітами статора і ролерів. Відстань між вставками на роликах і вставками на статорі знаходиться в певній залежності, необхідної для виникнення критичного режиму.
Рис. 2. Спосіб організації магнітного зачеплення статора та роликів
Діаметр статора 1 і ротора 2 (рис.2) вибирається таким чином, щоб відношення діаметрів статора D і ролика d було цілим числом, кратним 4. Це є однією з умов просторового квантування і досягнення резонансного режиму між елементами робочого тіла пристрою. Необхідна позиціонування забезпечує умови для виникнення в ближній зоні робочого тіла режиму стоячих електромагнітних хвиль.
Рис. 3. Загальна схема однорядного магніто-гравітаційного конвертора
Елементи магнітної системи були зібрані в єдину конструкцію на платформі, зібраної з немагнітних сплавів. На рис.3 зображено загальний вид платформи з однорядним конвертором. Ця платформа була обладнана пружинами, амортизаторами і мала можливість вертикального переміщення по трьох направляють. Величина переміщення вимірювалася за допомогою індукційного датчика переміщень 14, таким чином одразу визначалася зміна ваги платформи в процесі експерименту. Загальна вага платформи з магнітною системою в початковому стані становив 350кг.
Статор 1 був укріплений нерухомо, а ролики 2 були укріплені на загальному рухомому сепараторі 3 за допомогою динамічних повітряних підшипників з метою максимального зниження тертя. Для передачі обертального моменту сепаратор був жорстко пов'язаний з основним валом 4 пристрої. Основний вал за допомогою фрикційних обгінних муфт 5 був пов'язаний з пусковим двигуном 6, виводить пристрій в режим самопідтримки обертання і електродинамічних генератором 7. Уздовж ротора були розташовані електромагнітні перетворювачі 8 з розімкненими магнітопроводами 9. Магнітні ролики 2, перетинали магнітопроводи і замикали магнітний потік через електромагнітні перетворювачі 8, наводили в них ЕРС, яка надходила безпосередньо на навантаження 10 у вигляді ламп розжарювання. Електромагнітні перетворювачі 8 були оснащені електричним приводом 11 і володіли можливістю плавно переміщатися по напрямних 12.
Для дослідження впливу на характеристики конвертора прикладеної високого зовнішнього напруги була змонтована система радіальної електричної поляризації. На периферії пристрою між електромагнітними перетворювачами 8 були встановлені кільцеві електроди 13, що мають з роликами 2 повітряний зазор 10мм. Електроди під'єднані до високовольтного джерела напруги, причому позитивний потенціал був прикладений до статора, а негативний до кільцевих електродів. Напруга високовольтного джерела регулювалося в межах 0 ... 20кВ. В експериментах зазвичай використовувалося граничне значення в 20кВ.
На випадок екстреного гальмування ротора на основному валу пристрою був встановлений фрикційний дисковий гальмо від автомобіля. Електродинамічний генератор 7 під'єднувався до активної навантаженні через набір перемикачів, що забезпечує поетапне підключення навантаження від 1 до 10 кВт із кроком 1 кВт.
У випробуваному варіанті конвертор мав у своєму складі масляний фрикційний генератор теплової енергії 15, призначений для відводу надлишкової потужності (понад 10 кВт) в теплообмінний контур. Але так як реальна потужність конвертора в експерименті не перевищила 7кВт, масляний фрикційний теплової генератор не використовувався. Повна стабілізація оборотів ротора здійснювалася висувними електромагнітними перетворювачами, що працюють на додаткове навантаження у вигляді набору ламп розжарювання з сумарною потужністю 10 кВт.
Спостережувані ефекти
Конвертор був встановлений в лабораторному приміщенні на трьох бетонних опорах на рівні землі. Висота стелі в приміщенні була 2,5 метра. Крім залізобетонних стельових перекриттів, в безпосередній близькості від магнітної системи знаходився звичайний електродинамічний генератор і електродвигун, які містили кілька десятків кілограм заліза і потенційно могли спотворювати картину спостережуваних полів.
Установка запускалася в дію шляхом розкрутки ротора за допомогою електродвигуна. Обороти плавно нарощувалися до тих пір поки амперметр, включений в ланцюг живлення електродвигуна, не починав показувати нульове значення споживаного струму і наявність зворотного струму. Ця відповідало приблизно 550об/мін, при цьому, магнітний датчик переміщення платформи 14 починав фіксувати зміна ваги платформи вже при 200об/мін. Далі, за допомогою електромагнітної обгінною муфти електродвигун повністю відключався і до основного валу пристрою через електромагнітну муфту під'єднувався звичайний електродинамічний генератор. При досягненні критичного режиму, який настає близько 550об/мін, обороти ротора різко, з великим прискоренням, зростають з одночасним уповільненням поточного зміни ваги. У цей момент підключалася першого навантаження в 1кВт. Відразу ж після підключення першого навантаження обороти починають падати, а ΔG продовжує рости і т.д., відповідно до рис.4.
Рис. 4. Режими роботи магніто-гравітаційного конвертора
Зміна ваги залежить і від відводиться в активне навантаження потужності (як навантаження був використаний набір з десяти звичайних електричні нагрівачів для води по 1кВт) і від прикладеної поляризаційного напруги. При максимальній відводиться потужності в 7кВт зміна ваги ΔG всієї платформи вагою в 350кг досягає 35% від ваги в нерухомому стані (при перерахунку на чистий вага робочого тіла конвертора ΔGPT складе близько 50%). Навантаження більш 7кВт призводить до поступового зниження оборотів і виходу з режиму самогенерации з наступною повною зупинкою обертання ротора.
Вагою платформи можна керувати подачею високої напруги на стільникові кільцеві електроди, розташовані відстані 10мм від зовнішньої поверхні роликів. При подачі високої напруги 20кВ (негативний полюс на електродах) нарощування відводиться потужності в ланцюзі основного генератора понад 6кВт не впливає на ΔG, при зменшенні обертів до 400об/мін., Спостерігається «затягування» ефекту і явище типу «залишкової індукції» за ΔG. Режими роботи конвертора ілюструються експериментальними графіками, наведеними на рис.4 і рис.5.
Ефект зміни ваги звернемо щодо напрямку обертання ротора, і має деякий гістерезис. При обертанні за годинниковою стрілкою критичний режим настає в районі 550об/мін і створюється тяга проти напрямку вектора гравітації, а при обертанні проти годинникової стрілки, критичний режим настає в районі 600об/мін і створюється тяга у напрямку вектора гравітації. Спостерігається відмінність у наступі критичного режиму на 50...60об/мін. Слід зазначити, що, ймовірно, існують і інші резонансні режими, відповідні більш високих обертів ротора і значно більшим рівнями корисного навантаження. Виходячи з теоретичних припущень, залежність виділяється механічної енергії від внутрішніх параметрів магнітної системи конвертора і швидкості обертання ротора носить нелінійний характер і отримані ефекти не є оптимальними. З цієї точки зору, виявлення максимальної потужності, максимального зміни ваги і ресурсу конвертора представляє великий практичний і науковий інтерес. У розглянутому варіанті конвертора використання більш високих обертів було неприпустимо з-за міркувань механічної міцності магнітної системи, склеєної з окремих елементів.
Рис. 5. Розгінна стадія конвертора
Рис.5 докладно пояснює залежність оборотів ротора конвертора і ваги платформи від відводиться в активне навантаження потужності. Графіки побудовані для випадку з включеним (верхній графік) і вимкненим (нижній графік) поляризаційним напругою. Час від моменту включення пускового двигуна до режиму самогенерации конвертора при обертанні ротора за годинниковою стрілкою приблизно дорівнює 1,5 хв (пусковий двигун потужністю 2кВт з редукцією на валу конвертора 1 / 10). При досягненні критичного режиму (550об/мін) зміна загальної ваги платформи вже становить ± 30%. У точці переходу до резонансного режиму обороти різко, з великим прискоренням зростають до 590об/мін з явним зміною по ΔG до ± 35%. При цьому чутний неприємний свистячий звук високої частоти. Ця ділянка графіка починається відразу після критичної точки (нахил кривої α1).
При досягненні 590об/мін до електричного генератору під'єднується перше активне навантаження в 1кВт. Звук відразу припиняється, обороти різко знижуються і також різко змінюється ΔG. Як тільки починають знову зростати обороти підключається другий навантаження для стабілізації оборотів ротора на рівні 590...595об/мін, ΔG продовжує змінюватися. Збільшення активного навантаження на генераторі відбувається східчасто до сумарної потужності в 6кВт з інтервалами за часом рівними 10 ... 30с. Після цього спостерігається короткочасне збільшення оборотів і повна стабілізація режиму протягом 12 ... 15хв. Всього було проведено більше 50 пусків з абсолютною повторюваністю протягом трьох місяців. Необхідно відзначити, що якщо у момент наростання оборотів не прикладати навантаження до генератора, то обороти будуть рости з прискоренням відображеними на графіку рис.5 кутами α1 ... α5. При цьому, для повернення на режим потрібно прикладати вдвічі більше навантаження на електрогенераторі.
Все вищесказане відноситься до режиму з включеним високим поляризующим напругою 20кВ (плюс на «землю»). Без поляризующего напруги (нижня крива) все приблизно те ж, але відзначається менша «твердість» навантажувальної кривої і більш швидке зміна ваги платформи при зменшенні швидкості обертання ротора конвертора.
Рис. 6. Схема коронного розряду навколо працюючого конвертора
Крім вищеописаних, відзначався ще ряд цікавих ефектів. При роботі конвертора в затемненому приміщенні, навколо нього спостерігається коронний розряд у вигляді голубувато-рожевого світіння і характерний запах озону. Хмара іонізації охоплює область статора і ротора і має, відповідно, тороїдальних форму.
На тлі коронного розряду по поверхні роликів ротора чітко проглядається хвильова картина - зони підвищеної інтенсивності світіння розташовані по висоті ролика так, як це буває у високовольтних високочастотних індукційних накопичувачах енергії в предпробойном режимі.
Ці зони мали біло-жовтий колір, але звуку, характерного для дугового розряду чутно не було. Не було також ніяких видимих ерозійних пошкоджень мідних поверхонь статора та роликів.
Рис. 7. Розташування конвертора в приміщенні лабораторії і розташування концентричних магнітних стін
Спостерігався ще один, раніше ніде не згадуваний ефект - це вертикальні концентричні магнітні стіни навколо установки. Було помічено й виміряна за допомогою портативного магнітометра Ф4354 / 1 (чутливий елемент - датчик Холу в латунному екрані) нормальне постійне магнітне поле, що оточує конвертор. Виявлено зони підвищеної напруженості магнітного поля близько 0,05 Тл, розташовані аксіально від центру установки. Напрямок вектора магнітного поля в цих стінах збігалося з напрямком вектора магнітного поля роликів. На рис.7 схематично показано розташування конвертора на першому поверсі лабораторії і розташування концентричних магнітних областей навколо нього. Зона максимальної ширини розташовувалася точно по центру магнітної системи конвертора.
Між цими зонами переносний магнітометр аномального магнітного поля не реєстрував. Шари підвищеної напруженості поширюються практично без ослаблення від центру магнітної системи конвертора на відстань близько 15 метрів і швидко спадають на кордоні цієї зони. Товщина шару 5 ... 8см. Кордон шару має різкий характер, відстань між шарами близько 50 ... 60см і трохи наростає в міру віддалення від центру конвертора. Стійка картина цього поля спостерігалася також і на висоті 5м над установкою, на другому поверсі над лабораторією. Вище вимірів не проводилося. Аналогічна картина спостерігалася і поза приміщення лабораторії, безпосередньо на вулиці, на землі. Концентричні стіни строго вертикальні і не мають видимих спотворень.
Було виявлено також аномальне падіння температури і в безпосередній близькості від конвертора. При загальному фоні в лабораторії +22 ° C (± 2 ° C) виміряна падіння температури на 6 ... 8 ° C. Те ж саме явище спостерігалося і в концентричних магнітних стінах. Вимірювання температури всередині магнітних стін проводилися звичайним спиртовим термометром з інерцією вимірювання близько 1,5 хв. У магнітних стінах чітко фіксуються температурні зміни навіть за допомогою тілесних відчуттів, якщо в товщу магнітної стіни помістити руку, то відразу відчувається холод. Аналогічна картина спостерігалася і на висоті 15 метрів над установкою, на другому поверсі лабораторії, незважаючи на наявні залізобетонні стельові перекриття, а також на відкритому повітрі поза приміщення лабораторії.
Концентричні магнітні стіни і супутні теплові ефекти починають проявляти себе помітним чином починаючи приблизно з 200об/мін і лінійно зростають у міру збільшення оборотів аж до критичного режиму. Далі вимірювання не проводилися через побоювання руйнування магнітної системи. На рис.8 зображений хід кривих інтенсивності магнітного поля в мТ і зміна температури в градусах Цельсія.
Висновок
В даний час ми не можемо дати точну картину механізму перетворення енергії магнітною системою конвертора, але цілком очевидно, що без залучення поняття середовища, в якому розповсюджуються взаємодії, в розумінні Фарадея-Максвелла-Бернуллі ми будемо абсолютно нездатні дати фізично змістовну теорію цих явищ.
Кілька слів на закінчення слід сказати щодо питань безпеки людей, що знаходяться в зоні випромінювань конвертора. Ці питання не вивчені. Наш власний досвід дозволяє зробити лише обережне припущення, що короткочасне перебування в зоні роботи конвертора з зафіксованої вихідною потужністю 6 кВт, залишається для людей без видимих наслідків.
Список літератури
Thomas John A., Jr. ANTI-GRAVITY: The Dream Made Reality. Extraordinary Science. V. VI. Issue 2, 1994.