Ничего то ты не знаешь, Джон Сноу))
Об этом еще в журнале "Юный техник писали" в 1990 году))
Просвещайся
http://publ.lib.ru/ARCHIVES/YU/''Y...#39;_1990_.htmlНомер 1 за 1990 год.)
«Я передать энергию хочу по беспроводному лучу!..»
image001.jpg
Эти самодеятельные строчки знакомого инженера, по-моему, как нельзя лучше выражают мечту многих специалистов. Она зародилась у самых истоков практической электротехники. Но если в передаче информационных, маломощных потоков энергии людьми достигнуты огромные успехи — передачи радио и телевидения принимаются сегодня повсюду, то с передачей мощных потоков дело обстоит значительно хуже. Но вовсе не бесперспективно!
...Во Франции разработан и испытан способ на основе эле-ктромэ! ниткой индукции. Излучатель энергии состоит из катушки с магнитным сердечником, по которой протекает ток частотой в десятки килогерц. Приемное устройство — тоже катушка с магнитным сердечником — монтируется в любой электроприбор. Когда прибор находится неподалеку от излучателя, возникает электродвижущая сила и прибор начинает работать. Причем в пределах одного помещения можно подпитывать от одного излучателя сразу несколько бытовых приборов.
Однако все это — лишь эпизоды. До широкой практики — далеко. Слишком велики потери энергии при передаче. Цели достигает — в лучшем случае! — лишь пятая ее часть. Быть может, тогда есть смысл воспользоваться рецептом столетней давности?..
В 1893 году на съезде Ассоциации электрического освещения в Сант-Льюисе сербский изобретатель Никола Тесла, долгие годы работавший в США, продемонстрировал лампы, горевшие без проводов, электромотор, вращавшийся без подключения к электросети. Эту необычную экспозицию Тесла прокомментировал так:
«...Несколько слов об идее, постоянно занимающей мои мысли и касающейся нас всех. Я имею в виду передачу сигналов, а может быть, даже энергии на любое расстояние без проводов... Мы уже знаем, что электрические колебания могут передаваться по единственному проводнику. Почему же не воспользоваться для этой цели землей?..»
То, что это были не пустые слова, Никола Тесла доказал спустя несколько лет. Добившись грандиозного успеха в создании крупнейшей в те годы Нагарской ГЭС, изобретатель стал увлеченно работать над проектом... мировой энергетической системы. Он был абсолютно уверен в реальности проекта. Он заявил, что Всемирная выставка 1903 года в Париже будет освещена ниагарской электроэнергией, переданной... без проводов. Уверенность придавали Тесле не только теоретические разработки, но и серия экспериментов, проведенных в уникальной лаборатории в Колорадо-Спрингсе в 1899—1900 годах.
Сведения о них приведены в книге Джона О'Нейла «Электрический Прометей». «В Колорадо-Спрингсе,— говорится там,— Тесла не просто устраивал искусственные громы, а провел испытание системы беспроводной передачи энергии. Ему удавалось питать током, извлекаемым из земли во время работы гигантского вибратора, 200 электрических лампочек накаливания, расположенных в 42 км от его лаборатории. Мощность каждой из них составляла 50 Вт, так что суммарный расход энергии составлял 10 кВт, или 13 л. с. Тесла утверждал, что КПД передачи превышал 95%, и был убежден, что с помощью 300-сильного вибратора смог бы зажечь дюжину электрических гирлянд по 200 электрических лампочек в каждой, разбросанных по всему земному шару».
image003.jpg
Рис. 1. Аккумулирование зарядов у однополюсного источника: слева — в емкости уединенного шара; справ а—в ионизированном газе.
Что же это за аппарат, с помощью которого электроэнергию можно передавать на любое расстояние во всепланетном масштабе? Инженер из Сочи Леонид Алиханов провел его инженерно-криминалистическую экспертизу. Вот что получилось.
Сердцем вибратора, считает инженер, «был гигантский трансформатор системы Тесла. Он имел первичную обмотку из нескольких витков толстого провода на ограде диаметром 24,4 м и размещенную внутри ее с большим воздушным зазором многовитковую однослойную вторичную обмотку на цилиндре из диэлектрика. Первичная обмотка вместе с конденсатором, индукционной катушкой и искровым промежут-. ком образовывала колебательный контур — преобразователь частоты. Над трансформатором, располагавшимся в центре лаборатории, возвышалась деревянная башня, увенчанная на высоте 60 м большим медным шаром. Один конец выхода трансформатора соединялся с этим шаром, другой — заземлялся. Все это устройствопиталось от отдельной динамо-машины мощностью в 300 л. с. В нем возбуждались электромагнитные колебания частотой 150_кГу_(длина волны 2 тыс. м), при этом рабочее напряжение в высоковольтной цепи составляло 30 тыс^З, а резонирующий потенциал в шаре достигал .100_млн. В^...».
Теперь, наверное, понятно, откуда появлялись искусственные молнии, описанные в книге. При столь высоком потенциале электрическая искра способна пробивать воздушный промежуток значительной величины. Но каким образом запитыва-лись электролампы на расстоянии 42 км от работающего вибратора?..
Известные способы беспроводной передачи энергии — скажем, по воздуху — не позволяют передавать с малыми потерями мощности, достаточные для питания электролампочек. Наибольшая величина мощности, принимаемая на таком расстоянии от радиопередатчика, составила бы на три порядка меньшую величину, чем требуется. Поэтому Тесла пошел другим путем. Вспомните, на съезде в Сант-Льюисе он говорил о применении в качестве проводника земли! Отсюда и давайте исходить.
Использование земли в качестве второго проводника давно известно, скажем, в системах связи — для работы полевого телефона вполне достаточно одного провода (рис. 1). Так же работает и трамвай — ему в отличие от троллейбуса в качестве второго провода служат заземленные рельсы... Тесла смотрел еще дальше. Как говорится в книге «Электрический Прометей», изобретатель «накачивал» в землю и извлекал оттуда поток электронов:
«Частота «накачки» и «откачки» составляла около 150 тысяч Гц, что соответствовалодлине волны порядка 2000 м. Распространяясь концентрическими кругами все дальше от Колорадо-Спрингса, волны затем сходились в диаметрально противоположной точке земли. Там вздымались и опадали волны большой амплитуды в унисон с поднятыми в Колорадо. Опадая, такая волна посылала электрическое эхо обратно в Колорадо, где электрический вибратор усиливал волну...»
Ну, хорошо, допустим, вслед за Теслой мы определим тот участок диапазона электромаг нитных волн, в котором электрические колебания наилучшим образом распространяются в почве, и запустим их туда. Но как извлечь энергию из «электрической земли»? Тесла подумал и об этом. «Если привести всю землю в состояние
электрической вибрации,—читаем в книге дальше,— то в каждой точке ее поверхности мы будем обеспечены энергией. Ее можно будет улавливать из мечущихся между электрическими полюсами волн простыми устройствами, наподобие колебательных контуров в радиоприемниках, только заземленными и снабженными сравнительно небольшими антеннами, высотой с сельский коттедж...»
Назначение колебательного контура и его устройство в принципе понятно. Но зачем антенна? Каким все-таки образом Тесла предполагал замкнуть разорванную электрическую цепь между источником энергии и ее потребителем? Первое, что приходит на ум — воспользо ваться проводящими свойствами некоторых слоев атмосферы. Как известно, ионосфера может неплохо проводить электрический ток. Но до нее надо еще добраться, она находится на высоте десятков километров над планетой, а тут антенна высотой всего «с сельский коттедж»... Может, Тесла воспользовался каким-то другим способом?
Да, скорее всего речь идет об аккумулировании заряда у однополюсного источника. Его можно аккумулировать не только в ионизированном газе (рис. 2а), но и в собственной емкости уединенного шара-проводника (рис. 26).. Словом, ключ к проблеме — в создании эффективных однополюсных источников тока. Работают такие источники следующим образом.
В обычном состоянии земля и воздух практически электронейтральны. Но вот заработал вибратор. Словно своеобразный насос, он начинает «накачивать» в землю носители электрического заряда — отрицательно заряженные электроны. Откуда он их берет? Из воздуха. Таким образом в атмосфере вокруг антенны скапливается все большее количество положительно заряженных частиц — ионов. Положительный заряд возрастает до тех пор, пока воздушная прослойка не перестает выполнять обязанности изолятора,— тогда в землю бьет искра искусственной молнии. Плюс замыкается на минус, среда нейтрализуется, и заряды можно накапливать снова.
image005.jpg
Рис. 2. Принципиальная схема од-нопроводной передачи энергии от источника А к получателю Б. (Стрелками условно обозначено движение электронов
Так работает генератор. Если же наша установка действует в реяв.-* потребления энер--: - .-вя из почвы заряды, она накапливает их на антенне и в конце концов замыкает сквозь воздух, скажем, на положительно заряженную тучу.
Заметьте, для простоты рассуждений мы рассматривали и генератор, и источник постоянного тока. Но ведь в установке Теслы работал переменный ток, каждый полупериод меняющий свое направление! А это значительно упрощает дело, позволяет обойтись и без грозовых разрядов. Достаточно на конце антенны поставить металлический шар, который станет служить аккумулятором зарядов. Первый полупериод он накапливает, скажем, отрицательные заряды, второй же полупериод он отдает их, получая взамен положительные.
И так все время...
Тесла был настолько уверен в правильности расчетов, что в начале XX века с присущим ему размахом начал сооружать вблизи Нью-Йорка башню «Всемирного телеграфа». «Недавно я задумал установку, которая передавала бы без проводов для начала десять тысяч лошадиных сил. Энергию можно будет получать любыми порциями в любом месте Земли,— писал он по этому поводу в начале 1905 года.— Проект можно завершить этой зимой, а если некоторые подготовительные работы удастся закончить в течение сезона, то машина заработает в полную силу к концу будущей осени...»
Однако установка так и не заработала — ни «к началу будущей осени», ни когда-либо вообще. Гениальный изобретатель не отличался практичностью. Собственных денег было негусто, а финансовые тузы не решились раскошелиться. Почему? Да потому, что «энергию можно будет получать любыми порциями в любом месте Земли...». А значит — бесплатно. С этим финансисты не захотели смириться: электроэнергия становилась ценным товаром. Почти как керосин...
Напрасно пришедший в отчаяние изобретатель разразился знаменитой статьей «Передача электрической энергии без проводов как средство достижения мира».
«...3 июля 1899 года я открыл земные стоячие волны,— писал он.— Тогда казалось, что потребуется не более года, чтобы опоясать планету моим беспроволочным обручем. Увы! Первая станция «мирового телеграфа» еще недостроена, ее сооружение хоть и продвигается, но за последние два года оно печально замедлилось. И та машина, которую я задумал,— игрушка, осциллятор, дающий всего тысячи лошадиных сил, но способный тем не менее потрясти мир,— когда же будет готов хотя бы он? Когда ток, более сильный, чем у сварочного аппарата, потечет сквозь всю Землю, когда энергия тысяч Ниагарских водопадов осветит Вселенную молниями — молниями, которые разбудят спящих электриков Марса и Венеры, если они только там есть?..»
Увы, никто не собирался будить электриков Марса и Венеры. Никто не бросился отдавать центы и доллары, чтобы электрические Ниагары объединили весь мир в единое целое. Планета стояла накануне первой мировой войны, многие страны лихорадочно готовились к ней. И снабжать будущего противника бесплатной электроэнергией — нет уж, увольте!..
Строительство сначала остановили, а затем подрядчики вывезли уже поставленное оборудование. Башня недостроенного телеграфа осталась без применения. Спустя несколько лет ее снесли...
Все это надломило впечатлительного человека, много лет работавшего без отдыха. Тесла прожил еще долгую жизнь— он умер восьмидесятишестилетним в 1943 году, но больше не предлагал грандиозных проектов. Вскоре он совсем перестал интересоваться электротехникой и изобретательством.
Быть может, дело его жизни доведете до конца вы?.. Тогда торопитесь, вас могут опередить. Ведь опыты, подобные тем, что описаны в самом начале, продолжаются...
В. ПЕТРОВ, инженер
3 «Юный техник» № 1
yaplakal.com