Глава 9 Резонансные процессы

Глава 9 Резонансные процессы

Существенную роль во всех природных, так сказать, естественных процессах, играет явление резонанса, поэтому мы его рассмотрим подробнее. Начнем с резонансных явлений в эфире, которыми занимался Джон Кили (John Ernst Worrell Keely), основатель «физики симпатических вибраций» (Sympathetic Vibratory Physics www.svpvril.com). Он жил в Филадельфии, США, с 1827 по 1898 годы.

Рис. 97. Джон Кили и одна из его машин. Фото публикуется с разрешения www.svpvril.com

Созданная им в Нью-Йорке компания «Keely Motors» в 1874 году демонстрировала так называемый «мотор Кили», устройство производило полезную работу, используя «воду и воздух», создавая давление в сложной гидравлической системе. Он назвал мотор «гидро-пневматической пульсирующей вакуумной машиной». Позже Кили построил удивительное устройство «управления силами гравитации», которое выглядело, как медный шар 30 см в диаметре, окруженный трубками и стержнями (камертонами) различной длины. Касаясь пальцами камертонов, Кили вызывал вибрации различных тонов, сочетание которых производило на предметы эффекты левитации. Его современники утверждали, что Кили мог заставить летать в воздухе тяжелый стальной шар, просто играя на небольшом органе.

Джон Кили, считал, что любое вещественное образование, то есть «молекулярный агрегат», как он говорил, сколь бы мало оно ни было, пребывает в состоянии непрерывных внутренних вибраций, и возбуждает в окружающем его пространстве нечто, похожее на звуковые колебания. Очевидно, он говорил о продольных волнах в эфире.

Кроме того, каждое такое образование способно откликаться на приходящие извне колебания, причем различным образом, в зависимости от того, созвучно или нет это внешнее колебание среды собственной частоте. Если колебания двух тел созвучны друг другу, то тела притягиваются, если же в их звучании имеется диссонанс, то они избегают друг друга (отталкиваются). Все физические силы возникают вследствие определенного согласования (или рассогласованности) волновых характеристик вибрационных полей. Вибрации переносят не энергию, но только стимул к ее поглощению или выделению, то есть к преобразованию ее из скрытых форм в явные формы.

Энергия имеется повсюду в окружающем нас, и пронизывающем нас пространстве, причем, в неограниченных количествах. Вечное движение частиц эфира происходит повсюду и всегда, аналогично движению частиц воздуха. Запасы энергии в природе безграничны. Энергию эту мы не создаем, и не тратим, но мы можем, познав ее законы, преобразовывать ее в удобные для нас формы. Для этого нужно согласовать действия отдельных «молекулярных агрегатов», и достичь этого можно, добившись их созвучия.

Представьте, что перед Вами на столе стоит металлический штатив, который поддерживает полый медный шар (сферу) диаметром около 30 см. Вокруг основания штатива расположены многочисленные металлические стержни разной длины и толщины, вибрирующие, подобно камертонам, если их коснуться пальцами. Внутри сферы установлены пластины и резонансные трубки, взаиморасположение которых можно менять с помощью рукояток. Вся эта конструкция носит название «симпатического передатчика». Рядом находится цилиндрический стеклянный сосуд 25 см в диаметре и 120 см высотой, заполненный водой. Крышка сосуда, также металлическая, соединена со сферой с помощью толстой проволоки из золота, серебра и платины. На дне сосуда лежат три металлических шара, каждый весом около 1 кг. Как объясняет экспериментатор, каждый из шаров, так же как и любое другое материальное тело, обладает своей собственной внутренней мелодией. Изобретатель подходит к симпатическому передатчику, и поворачивает рукоятки, начинают вибрировать камертоны, вдруг коротко звучит труба, и шар на дне сосуда начинает покачиваться, затем медленно отрывается от дна и устремляется вверх. Он ударяется о крышку сосуда, отскакивает вниз, поднимается снова и, наконец, успокаивается, плотно прижавшись к ней. Вновь звучит труба, и второй металлический шар откликается на ее зов и всплывает. Затем – третий. Музыка стихает, но шары продолжают плавать, иногда чуть опускаясь, по-видимому, под влиянием посторонних аккордов».

Этот и многие другие удивительные эксперименты происходили в лаборатории Джона Кили в Филадельфии больше ста лет назад. Ученый говорил, что звук – это «нарушение атомного равновесия, разрушающее существующие связи атомных частиц, а освобожденная при этом субстанция, несомненно, должна быть эфирным течением некоторого порядка».

Интересная аналогия при чтении описания экспериментов Кили, возникает с показанной в фантастическом романе Александра Грина «Блистающий мир» конструкцией «чудесной летающей лодки», по краям которой висели колокольчики разного размера, прикасаясь к которым, и вызывая звук, можно было поднять лодку в воздух и привести ее в движение.

Можно сказать, что в основе всей Природы лежат эфирные вибрации разных частот, которые создают разнообразнейшие сочетания. При этом «созвучные», гармоничные сочетания вызывают притяжение и носят созидательный характер, а дисгармоничные вызывают отталкивание, разрушают. Создавая другие вибрации эфира, Кили мог делать вещи тяжелее, от этого они вдавливались в грунт под действием усиленной гравитации. Это не было силовым воздействием ультразвука на предметы, а реальным примером возбуждения эфира путем звуковых вибраций воздуха (молекулы воздуха также связаны с эфиром, как и все остальная материя). Сейчас это резонансное явление называется акустической левитацией, и активно изучается в прикладных целях.

Одно из изобретений Кили называлось «дезинтегратор материи» и предназначалось для разложения воды в газ, хотя могло заставить распадаться любую материю. Кили нашел, что резонансная частота «звука» для распада воды равна 42712,2 Герц. Для экспериментов по данной теме, можно рекомендовать использовать ультразвуковые пьезокерамические или магнитострикционные вибраторы, разместив их в толщине столба воды (на дне), и создавая вибрации вверх, то есть против вектора силы тяжести. Кстати, американский изобретатель Генри Пухарич, работы которого мы позже рассмотрим, нашел резонансные частоты распада воды, и одна из них равна примерно 42800 Гц, то есть такая же, как и частота Кили.

Гидро-пневматическая машина Кили, скорее всего, работала за счет создания газа высокого давления из воды, при резонансном воздействии на воду и ее разложении. Затраты энергии на создание вибраций по методу Кили были небольшими, а машина высокого давления имела значительную мощность.

Похожий метод разложения воды, с результатами 9 кубометров газа в секунду, предложил Олег Алексеевич Казаков, Алма-ата, Казахстан. Отличие метода Казакова от работ Кили в том, что Казаков разлагает воду в газ низкочастотными вибрациями, инфразвуком. Сообщения интересные, но мы не располагаем достоверными экспериментальными данными или схемой эксперимента Казакова.

В 1888 году Ричард Харт, современник Кили, написал книгу «Дезинтеграция камня». В ней он описал случай практического применения «дезинтегратора» Кили: «Однажды к Кили пришли посетители. Эти люди были крайне заинтересованы в быстром и дешевом способе получения золота, содержащегося в залежах кварца. И изобретатель оказал им эту услугу, легко прикасаясь маленьким устройством, которое он держал в руках, к кускам кварца, внутри которых были золотые вкрапления. И как только он дотрагивался до каждого из кусков, тот мгновенно рассыпался, превращаясь в пыль, а частички золота, содержащиеся в кварце, лежали, как галька в море песка. Тогда двенадцать солидных мужчин единодушно произнесли: «Господин Кили, если Вы таким же образом расщепите для нас кварц на руднике, каждый из нас выпишет Вам чек». Затем все они отправились в горы Катскилла, и там двенадцать мужчин указали на такой же основательный, как они сами, золотоносный кварцевый пласт на склоне горы, а Кили достал свое маленькое устройство и сказал: «Господа, запаситесь терпением». Через восемнадцать минут в этой кварцевой горе был туннель 5,5 м длиной и 1,4 м в диаметре. После этого с чеками в кармане Кили спокойно вернулся в Филадельфию, а двенадцать солидных мужчин отправились из Нью-Йорка в Сан-Франциско, чтобы приобрести, казавшиеся бесполезными, акции заброшенных рудников».

Далее, Харт пишет: «Дезинтеграция (расщепление) кварца – один из секретов Кили. Однако, эта дезинтеграция – всего лишь незначительное и второстепенное действие потрясающей силы, которая сокрыта в той загадке.

Действие же этой силы было обнаружено случайно. Однажды изобретатель изучал влияние потоков эфира на мелкий песок, рассыпанный на полу, причем струи эфира завивали песок «в жгуты». И вдруг кусок гранита, служивший для укрепления двери, рассыпался у него на глазах. Он понял намек, и через несколько дней изготовил вибрационный дезинтегратор».

Вибрационные технологии такого уровня представляют собой простой и красивый путь для развития техники, но при этом дают людям в руки оружие огромной силы.

Кили писал: «Моя система во всех частях и подробностях, покоится и основывается на симпатической (ответной) вибрации. Никаким другим способом невозможно пробудить или развить эту силу, и так же невозможно было бы привести в действие мою машину на другом принципе». (Из книги Ричарда Харта «Дезинтеграция камня», 1888 год.)

Отметим, что аналогичные современные исследования резонансных способов воздействия на материю и эфир успешно проводит в своей домашней лаборатории американский изобретатель Джон Хатчисон (Hutchison). Он использует электромагнитные методы возбуждения продольных волн эфира, но эффекты левитации предметов в его экспериментах очень напоминают «чудеса» Кили. Эффект Хатчисона основан на интерференции продольных волн эфира.

На этом закончим пересказ удивительных историй резонансной эфиродинамики, и перейдем к изучению «обычных» резонансных условий в «обычных» электрических цепях, имеющих индуктивность и емкость, что позволит применить эти знания для существенной экономии потребляемой энергии, а также конструирования эффективных преобразователей энергии.

Резонанс (лат. resono – звучу в ответ, откликаюсь), явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний в какой-либо колебательной системе, наступающее при приближении частоты периодического внешнего воздействия к некоторым значениям, определяемым свойствами самой системы. График увеличения амплитуды напряжения в электрической системе, при точной настройке в резонанс, показан на рис. 98.

Примерно сто лет назад, это явление было настолько удивительным, что вызывало немалый восторг. Очень эмоционально описывал процесс настройки в резонанс Жан Клод Ван Оствальд, схема установки для эксперимента показана на рис. 99: «Подобно тому, как это происходит в гидравлической модели, явление протекает и в соответствующей электрической цепи: если параллельно соединенные друг с другом самоиндукция и емкость находятся под действием переменной электродвижущей силы, то общий ток, протекающий через эту систему, равен не сумме, а разности токов, проходящих по двум указанным разветвлениям. Включите по амперметру в общую цепь (М) и в каждое из разветвлений (Р и N). Тогда, если Р покажет 100, а N 80 Ампер, то М обнаружит, что общий ток равен не 180, а только 20 Ампер. Итак, переменный ток понимает «сложение» по-своему, и так как не в наших силах переучивать его по-нашему, приходится нам самим применяться к его обычаям. Введение емкости в известном смысле компенсирует действие самоиндукции… Начнем понемногу изменять самоиндукцию, вдвигая железный сердечник. Добьемся того, чтобы ток через катушку сделался равным 80-ти Амперам, то есть такой же величины, которую мы наблюдаем одновременно в ветви с конденсатором. Что произойдет при этих обстоятельствах?

Вы, конечно, догадываетесь: так как общий ток равен разности токов, проходящих по ветвям, то он будет равен теперь нулю. Совершенно невероятная картина: машина дает ток, равный нулю , но распадающийся на два разветвления, по 80-ти Ампер в каждом. Не правда ли, недурной пример для первого знакомства с переменными токами?»

Насколько реально удается уменьшать ток в «общей» цепи и снижать потребление электроэнергии, а также платежи за нее, зависит от конкретных индуктивно-емкостных параметров схемы. Мы уже рассматривали, в главе о проектах Тесла, применение конденсаторов, как устройств компенсации реактивной мощности электроприводов.

Замечу, что для электронов нет различия в том, как их называть. Активный ток и реактивный ток состоят из реальных движений обычных электронов, которые при движении создают реальное магнитное поле. Именно это переменное, или вращающееся, магнитное поле в электродвигателях обеспечивает вращение ротора и совершение реальной работы, даже если это поле, в основном, создается так называемым «реактивным» током.

Особенности создания резонанса в параллельном колебательном контуре известны, например, генератор должен иметь большое собственное (внутреннее) сопротивление. Мощность таким методом может быть получена только при использовании мощных «силовых» конденсаторов, рассчитанных на сильные реактивные токи. На таких конденсаторах указывают величину мощности в КВАР (киловольт ампер реактивные).

Катушка должна быть сконструирована не только для расчетного значения индуктивности, но и с учетом силы тока, требуемой для получения заданной мощности, толщина провода…

Ошибка некоторых исследователей резонансных процессов в том, что они применяют слаботочные радиотехнические комплектующие элементы вместо силовых конденсаторов и катушек, хотя расчет LC контура на значение рабочей частоты выполняют верно.

О максимальном эффекте от применения резонанса можно сказать, что это вопрос конструирования с целью повышения добротности. Слово «добротность» здесь имеет смысл не только «хорошо сделанного» колебательного контура. Добротность контура представляет собой соотношение запасенной энергии в контуре к тепловым потерям за одно колебание. Добротность контура – это отношение тока, протекающего через реактивный элемент, к току, протекающему через активный элемент контура. В качественно выполненном колебательном контуре можно получить величину добротности от 30 до 200. При этом, через индуктивность и емкость протекают токи, намного больше, чем ток первичного источника, как в случае, показанном на рис. 99. Эти большие «реактивные» токи не покидают пределов контура, так как они противофазны, и сами себя компенсируют, но они реально создают мощное магнитное поле, и могут «работать», например в электроприводах.

В ЗАО «Резонанс», Санкт-Петербург, мной в 2010 году были проведены простые демонстрации эффекта для практического применения. Например, на фото рис. 100 показан простой эксперимент с вентилятором.

При подключении конденсатора в цепь обмотки вентилятора, создаются резонансные условия, поэтому увеличивается напряжение на обмотке вентилятора от 100 Вольт до 120 Вольт, а его обороты растут на 20 %, при неизменном токе потребления от аккумулятора, питающего преобразователь DC/AC. Эксперимент достаточно точный, так как прибором контролируется постоянный ток потребления, а не переменный ток с частотой 50 Гц (применяется обычный инвертер DC/АС и 12В аккумулятор). Споры о фазовом сдвиге и реактивной мощности, в данном случае, неуместны. Резонансный метод увеличивает реальную мощность в нагрузке, определяемую силой тока. Аналогичным образом, можно настроить любой электропривод, имеющий индуктивность, и получить энергосберегающий эффект. К сожалению, обычные электроприводы не могут показать хорошую добротность, так как резонанс в них стараются подавить конструктивно, еще на стадии разработки и проектирования. Это явление может привести к скачкам напряжения и вывести мотор из строя. Для того, чтобы получить электропривод, потребляющий, например, 1 кВт в резонансе, а работающий на все 10 кВт, его надо сконструировать для работы в резонансных условиях. Тем не менее, стандартные асинхронные приводы большой мощности (от 10 кВт и более), особенно крановые электроприводы, подходят для экспериментов в данной области.