V. ROSCHIN & S. GODIN Doświadczalne badania nieliniowych efektów w dynamicznym układzie magnetycznym PL.pdf

DoŚwiadczalne badania nieliniowych efektów

w dynamicznym układzie magnetycznym

Władimir Roszczin, Siergiej Godin

Przedmowa do artykułu

Prace nad projektem "Galileusz" (1988-1993 r.) prowadziła grupa uczonych z Moskiewskiego

Instytutu Lotniczego. Rozpoczęła je w 1988 r. Prace były finansowane przez prywatnych

inwestorów.

W wyniku przeprowadzonych doświadczeń w trakcie 1990 r. pojawiło się wyobrażenie o

ośrodku kwantowym, na tle którego kształtują się znane nam elektromagnetyczne i

grawitacyjne oddziaływania. Na początku 1991 r. ekipie badawczej z laboratorium

przedstawiono Zadanie Techniczne, polegające na wykonaniu "urządzenia dla przekształcania

energii kwantowej materii". Prototyp urządzenia w metalu został wykonany w ciągu 2,5 roku

i był gotowy w połowie 1993 r.

Niestety, doświadczenia z urządzeniem przeprowadzane były krótko (czerwiec - listopad

1993 r.), do chwili rozwiązania laboratorium jesienią 1993 r. z powodu finansowych

problemów, jakie spotkały inwestorów. Opis i wyniki eksperymentów, przeprowadzonych w

tym okresie, podajemy poniżej w naszym artykule.

* * *

Celem naszej pracy jest doświadczalne zbadanie efektów fizycznych powstających w

układzie z obracającymi się magnesami stałymi [1] i poznanie towarzyszących efektów. W

dalszej części tekstu zbudowane przez nas urządzenie doświadczalne będziemy nazywali

konwertorem. Cały układ laboratoryjny konwertora był zbudowany przy bazowaniu na

własnych poglądach teoretycznych, będącej w dyspozycji technologii i istniejących w danym

momencie możliwościach finansowych. Poniżej przedstawiona jest technologia wykonania

tego konwertora i wyniki jego testowania.

Opis technologii

Konstrukcja stoiska laboratoryjnego konwertora, wyposażonego w urządzenia pomiarowe,

zapewnia szeroki zakres badań, niezbędny poziom kontroli procesów oraz bezpieczeństwa

przeprowadzanych badań.

Średnica układu magnetycznego (korpusu roboczego) konwertora wynosiła około 1 metra.

Wykonać i namagnesować taką objętość nie było w naszych warunkach możliwe, dlatego

zdecydowano, aby stator zmontować z oddzielnych namagnesowanych segmentów,

wykonanych na bazie magnesów z ziem rzadkich z indukcją resztkową 0,86 tesli, siłą koercji

Hc = 600 kA/m i energią magnetyczną W = 150 kJ/m3. Segmenty zostały namagnesowane

zwykłym sposobem w wyniku rozładowania baterii kondensatorów przez induktor. Następnie

segmenty były układane i sklejane na specjalnym szablonie, który zapewniał niezbędne

tolerancje w położeniach segmentów i odprowadzał energię magnetyczną. To pozwalało

przeprowadzić następne klejenie elementów we wspólny blok. W celu wykonania statora

użyto 110 kg magnesów z ziem rzadkich, a dla wykonania rolek - 115 kg tego materiału.

Rys. 1. Wariant wykonania jednorzędowego konwertora

Nie zastosowano wysokoczęstotliwościowego podmagnesowania. Postanowiono, ze

technologia imprintingu, która została opisana w [1], zostanie zastąpiona poprzez

zastosowanie poprzecznych wstawek magnetycznych z wektorem namagnesowania

skierowanym pod kątem 90 stopni do wektora podstawowego namagnesowania statora i

rolek. Dla tych poprzecznych wstawek był wykorzystany modyfikowany materiał NdFeB z

indukcją resztkową 1,2 tesli i z trochę większą siłą koercji i energii magnetycznej niż w

bazowym materiale korpusu roboczego, Hc = 1000 kA/m; W = 360 kJ/m3. Na rys. 1. i na rys.

2. Pokazane jest wzajemne rozmieszczenie statora 1, elementów rotora - rolek 2 i sposób ich

wzajemnego oddziaływania za pośrednictwem poprzecznych wstawek magnetycznych na

statorze i rotorze, działających na podobieństwo zazębiających się ze sobą kół zębatych.

Między powierzchnią statora i rolkami była powietrzna szczelina - D, mająca szerokość około

1 mm.

Stator i rolki były owinięte (pokryte) szczelną warstwą miedzi gr. 0,8 mm, mającą

bezpośredni elektryczny kontakt z magnesami statora i rolek. Odległości między wstawkami

na rolkach i wstawkami na statorze były od siebie w konkretny sposób zależne, a jest to

konieczne dla powstania reżymu krytycznego.

Rys. 2. Sposób organizacji zazębienia magnetycznego statora i rolek

Średnica statora 1 i rotora 2 (rys. 2) były wybrane w ten sposób, żeby stosunek średnic statora

D i rolki d był liczbą całkowitą, będącą krotnością liczby 4. Jest to jeden z warunków dla

przestrzennego kwantowania i osiągnięcia rezonansowego reżymu między elementami

roboczego korpusu urządzenia. Właściwe położenie elementów względem siebie zapewnia

warunki dla powstania w strefie przyległej do korpusu roboczego reżymu stojących fal

elektromagnetycznych

Rys. 3. Ogólny schemat jednorzędowego konwertora magnetyczno-grawitacyjnego

Elementy układu magnetycznego zostały zmontowane w całkowitą konstrukcję na platformie

wykonanej z niemagnetycznych stopów. Na rys. 3 pokazany jest ogólny widok platformy z

jednorzędowym konwertorem. Platforma ta została wyposażona w sprężyny, amortyzatory, a

trzy prowadnice zapewniały jej ruch w kierunku pionowym. Wielkość przemieszczenia była

mierzona za pomocą indukcyjnego czujnika przesunięcia 14; w ten sposób od razu w trakcie

doświadczenia była określana zmiana ciężaru platformy. Całkowity ciężar platformy z

układem magnetycznym w wyjściowym stanie wynosił 350 kG.

Stator 1 był zamocowany nieruchomo, a rolki 2 były zamocowane we wspólnym ruchomym

separatorze 3 za pomocą dynamicznych łożysk powietrznych, mających na celu maksymalne

obniżenie tarcia. W celu przekazania momentu obrotowego separator był na sztywno

związany z wałem głównym 4 urządzenia. Wał główny za pośrednictwem ciernych

jednokierunkowych sprzęgieł 5 był połączony z rozruchowym silnikiem 6, doprowadzającym

urządzenie do pracy w reżymie samopodtrzymywania obrotów, i generatorem

elektrodynamicznym 7. Wzdłuż rotora rozmieszczone były przetworniki elektromagnetyczne

8 z otwartymi obwodami magnetycznymi 9. Magnetyczne rolki 2 przechodziły przez obwody

magnetyczne i zamykały magnetyczny potok przechodzący przez przetworniki

elektromagnetyczne 8, wzbudzały w nich siłę elektrodynamiczną, która bezpośrednio działała

na obciążenie 10 w postaci żarówek. Przetworniki elektromagnetyczne 8 były wyposażone w

napędy elektryczne 11 i miały możliwość płynnego przemieszczania się po prowadnicach 12.

W celu zbadania wpływu na charakterystykę konwertora zewnętrznego wysokiego napięcia

był zamontowany układ promieniowej polaryzacji elektrycznej. Na obrzeżach urządzenia

między przetwornikami elektromagnetycznymi 8 były wstawione pierścieniowe elektrody 13,

z powietrzną szczeliną między nimi i rolkami 2 wynoszącą 10 mm. Elektrody były

podłączone do źródła wysokiego napięcia, przy czym dodatni potencjał był podłączony do

statora, a ujemny do pierścieniowych elektrod. Napięcie źródła było regulowane w granicach

0...20 kV. Zwykle w doświadczeniach było wykorzystana graniczna wartość 20 kV.

Na wypadek awaryjnego hamowania rotora na wale głównym urządzenia zamontowanym był

samochodowy tarczowy hamulec cierny. Generator elektrodynamiczny 7 był podłączany do

aktywnego obciążenia za pośrednictwem kompletu przełączników, zapewniających stopniowe

podłączanie obciążenia od 1 do 10 kW, krokowo co 1 kW. W badanym wariancie konwertor

miał podłączony olejowo-cierny generator energii cieplnej 15, który był przeznaczony dla

odprowadzenia nadwyżki mocy (powyżej 10 kW) do wymiennika cieplnego (chłodnicy). Ale

ponieważ realna moc konwertora w doświadczeniach nie przekraczała 7 kW, olejowo-cierny

generator energii cieplnej nie był wykorzystywany. Pełna stabilizacja obrotów rotora była

realizowana za pomocą wysuwanych przetworników elektromagnetycznych, obciążanych

dodatkowo kompletem żarówek o całkowitej mocy 10 kW.

Obserwowane efekty

Konwertor był zmontowany w pomieszczeniu laboratoryjnym na trzech betonowych oporach

na poziomie gruntu. Wysokość do sufitu w pomieszczeniu wynosiła 2,5 metra. Oprócz

żelazobetonowych płyt na suficie, w bezpośredniej bliskości od układu magnetycznego

znajdował się zwykły generator elektrodynamiczny i silnik elektryczny, które zawierały

kilkadziesiąt kilogramów żelaza i potencjalnie mogły fałszować obraz obserwowanych pól.

Uruchomienie urządzenia następowało wskutek rozpędzania do coraz wyższych obrotów za

pomocą silnika elektrycznego. Obroty płynnie wzrastały do czasu, aż amperomierz, który był

włączony w obwód zasilania silnika elektrycznego, nie zaczynał pokazywać zerowej wartości

pobieranego prądu i obecność prądu zwrotnego. Odpowiadająca temu prędkość obrotowa

wynosiła około 550 obr/min, przy czym magnetyczny czujnik przemieszczenia platformy 14

zaczynał wskazywać zmianę ciężaru platformy już przy 200 obr/min. Następnie, za pomocą

elektromagnetycznego sprzęgła jednokierunkowego silnik całkowicie odłączał się i do wału

głównego urządzenia za pośrednictwem sprzęgła elektromagnetycznego był podłączany

zwykły elektrodynamiczny generator. Po osiągnięciu krytycznego reżymu, który następował

przy ok. 550 obr/min, obroty rotora ostro, z wielkim przyśpieszeniem narastały, a

jednocześnie wolniej zmieniał się ciężar. W tym momencie było podłączane pierwsze

obciążenie o wartości 1 kW. Od razu po podłączeniu pierwszego obciążenia obroty zaczynały

spadać, a DG dalej rosło itd., zgodnie z rys. 4.

Rys. 4. Reżymy pracy konwertora magnetyczno-grawitacyjnego

Zmiana ciężaru zależała od mocy, jaka była odprowadzana na obciążenie (jako obciążenie

został wykorzystany zespół dziesięciu zwykłych podgrzewaczy do wody po 1 kW) oraz od

przyłączonego napięcia polaryzacyjnego. Przy maksymalnej odprowadzanej mocy w

wysokości 7 kW zmiana ciężaru DG całej platformy o ciężarze 350 kG osiągała 35% jej

ciężaru w nieruchomym stanie (w przeliczeniu na czysty ciężar korpusu roboczego

konwertora DGKR wynosił około 50%). Obciążenie ponad 7 kW prowadziło do stopniowego

obniżania obrotów i wyjścia z reżymu samogeneracji, aż do pełnego zatrzymania obrotów

rotora. Ciężar platformy można regulować podając wysokie napięcie na komórkowe elektrody

pierścieniowe, rozmieszczone w odległości 10 mm od zewnętrznej powierzchni rolek. Przy

podłączonym napięciu 20 kV (ujemny biegun na elektrodach) zwiększanie obciążenia w

obwodzie głównego generatora powyżej 6 kW nie wpływa na zmianę DG, przy zmniejszaniu

obrotów do 400 obr/min następuje "przeciąganie" efektu i zjawisko typu "resztkowa

indukcja", pozostająca po DG. Reżymy pracy konwertora ilustrują wykresy z doświadczeń,

przedstawione na rys. 4 i rys. 5.

Efekt zmiany ciężaru jest odwracalny względem kierunku wirowania rotora i charakteryzuje

się pewną histerezą. Przy wirowaniu zgodnym ze wskazówką zegara krytyczny reżym

występuje w okolicy 550 obr/min i powstaje ciąg o kierunku przeciwnym niż ma wektor

grawitacji, natomiast przy wirowaniu rotora w przeciwną stronę krytyczny reżym występuje

w okolicy 600 obr/min i i powstaje ciąg o kierunku zgodnym z kierunkiem wektora

grawitacji. Zachodzi różnica w pojawianiu się krytycznego reżymu wynosząca 50...60

obr/min. Należy zauważyć, że prawdopodobnie istnieją także inne rezonansowe reżymy,

odpowiadające znacznie wyższej prędkości obrotowej rotora i znacznie wyższym poziomom

wykorzystania mocy. Teoretycznie można przypuszczać, że zależność wytwarzanej energii

mechanicznej od wewnętrznych parametrów układu magnetycznego konwertora i prędkości

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: