Эффект бифельда

Electrogravity

Когда-то, Браун полагал, что его устройства произвели новую область, которая взаимодействовала с гравитацией Земли, явление, которое он маркировал electrogravitics. Определенные исследователи края утверждают, что обычная физика не может соответственно объяснить явление. Эффект стал чем-то вроде причины célèbre в сообществе НЛО, где это замечено как пример чего-то намного более экзотического, чем electrokinetics. Чарльз Берлиц посвятил всю главу своей книги Филадельфийский Эксперимент к пересказыванию ранней работы Брауна с эффектом, подразумевая, что он обнаружил новый electrogravity эффект и что это использовалось НЛО. Сегодня, Интернет заполнен местами, посвященными этой интерпретации эффекта.

Были продолжения на требованиях, что эта продвигающая сила может быть произведена в полном вакууме, означая, что это — неизвестная антигравитационная сила, и не только более известный ветер иона, с несколькими исследователями (Р. Л. Талли в исследовании ВВС США 1990 года, ученый НАСА Джонатан Кэмпбелл в эксперименте 2003 года и Мартин Тэджмэр в газете 2004 года) находящий, что никакой толчок не мог наблюдаться в вакууме, совместимом с явлением ветра иона. Кэмпбелл указал Зашитому репортеру журнала, что создание истинного вакуума, подобного, чтобы сделать интервалы для теста, требует десятков тысяч долларов в оборудовании.

Платформа на эффекте Бифельда Брауна для видеонаблюдения за окружающей обстановкой

Рис. 1. Исследуемый силообразующий элемент.

Рис. 2. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от подводимого напряжения.

Рис. 3. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от силы тока.

Рис. 4. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от электрической мощности.

Рис. 5. Макет подъёмного устройства в собранном виде.

Рис. 6. Макет подъёмного устройства в разобранном виде.

Рис. 7. Макет подъёмного устройства в сложенном виде.

Рис. 8. Макет подъёмного устройства в рабочем состоянии.

Рис. 9. Платформа на эффекте Бифельда Брауна в виде трёх сот.

Рис. 10. Один из первых макетов платформы на эффекте Бифельда Брауна.

Рис. 11. Дистанционно-управляемый электромеханический высоковольтный токоподвод.

Рис. 12. Испытания платформы на эффекте Бифельда Брауна для видеонаблюдения за окружающей обстановкой.

Рис. 13. Платформа на эффекте Бифельда Брауна с подключённой радиовидеокамерой.

Просмотреть картинки списком

Рис. 1. Исследуемый силообразующий элемент.Рис. 2. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от подводимого напряжения.Рис. 3. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от силы тока.Рис. 4. Зависимость формируемой в силообразующим элементе силы от электрической мощности.Рис. 5. Макет подъёмного устройства в собранном виде.Рис. 6. Макет подъёмного устройства в разобранном виде.Рис. 7. Макет подъёмного устройства в сложенном виде.Рис. 8. Макет подъёмного устройства в рабочем состоянии.Рис. 9. Платформа на эффекте Бифельда Брауна в виде трёх сот.Рис. 10. Один из первых макетов платформы на эффекте Бифельда Брауна.Рис. 11. Дистанционно-управляемый электромеханический высоковольтный токоподвод.Рис. 12. Испытания платформы на эффекте Бифельда Брауна для видеонаблюдения за окружающей обстановкой.Рис. 13. Платформа на эффекте Бифельда Брауна с подключённой радиовидеокамерой.

Оценить:

Рейтинг: 4.01

Авторы: Михаил Иващенко, 18 лет (Российский государственный гуманитарный университет, студент 1 курса); Александр Пудовкин Владимирович, 20 лет (Московский государственный технический Университет им. Н.Э.Баумана, студент 3 курса).

Научный руководитель: к.т.н., доцент Лавриненко Михаил Михайлович (Муниципальное учреждение внутригородского муниципального образования Сокольники в городе Москве «Детский молодежный центр «Сокольники», Молодёжная научно-исследовательская лаборатория (МНИЛ МУ МО ДМЦ «Сокольники»).Описание проекта.

«Электрификация» транспорта

Инженеры провели испытания ионолёта в закрытом помещении — в спортивном зале. В ходе эксперимента аппарат вертикально поднялся в воздух и пролетел около 60 м на высоте 47 см от пола, после чего благополучно приземлился. Испытания учёные успешно повторили десять раз. 

«Это первый в истории полёт самолёта, который не имеет в своей двигательной конструкции никаких движущихся частей. Инженерам открывается перспективный путь для создания новых ионолётов», — заявил Баррет. 

По словам изобретателей, в отличие от современных лайнеров, ионолёту не требуется топливо, то есть он является экологически чистым. Кроме того, новый аппарат работает бесшумно. Американские учёные планируют усовершенствовать конструкцию ионолёта, чтобы он смог перемещаться на большие расстояния и в конечном счёте перевозить пассажиров.

По мнению российских экспертов, переход на электрическое движение в авиации открывает новые перспективы в самолётостроении.

По мнению Наумова, результаты испытаний американских учёных выглядят многообещающими. Однако создание полноценного ионолёта сопряжено с рядом трудностей. Так, в отличие от реактивных двигателей, у ионных довольно маленькая плотность тяги. Это означает, что для взлёта такому аппарату потребуется довольно большая силовая установка, скорее всего, превышающая размеры самого ионолёта.

«Конечно, до практического использования ионолётов пока далеко. Однако нет никаких оснований сомневаться в возможности появления самолётов, работающих на ионной тяге. Такие аппараты, вероятно, пригодятся и в космической отрасли — для долгосрочных полётов к другим планетам», — отметил Наумов.

Описание эффекта

Явление основано на коронном разряде в сильных электрических полях, что приводит к ионизации атомов воздуха вблизи острых и резких граней. Обычно используется пара из двух электродов, один из которых тонкий или острый, вблизи которого напряженность электрического поля максимальна и может достигать значений, вызывающих ионизацию воздуха, и более широкий с плавными гранями (в т. н. лифтерах обычно используется тонкая проволока и металлическая фольга, соответственно). Явление происходит при напряжении между электродами в десятки киловольт, вплоть до мегавольт. Наибольшая эффективность явления достигается при напряжениях порядка 1 кВ на 1 мм воздушного зазора между электродами, то есть при напряженностях электрического поля чуть ниже, чем начало электрического пробоя воздушного зазора. Если между электродами возникает пробой, обычно в виде шнурового разряда, эффект пропадает (так как разряд сам превращает газ в ионы и напряжение на электродах равно падению напряжения на разряде). Вблизи тонкого электрода возникает ионизация атомов воздуха (кислорода в случае отрицательного напряжения на этом контакте, азота в случае положительного). Полученные ионы начинают двигаться к широкому электроду, сталкиваясь с молекулами окружающего воздуха и отдавая им часть своей кинетической энергии, либо превращая молекулы в ионы (ударная ионизация), либо передавая им ускорение. Создаётся поток воздуха от тонкого электрода к широкому, которого оказывается достаточно, чтобы поднять в воздух лёгкую летающую модель, которую называют лифтером или ионолётом, что нередко используется для эффектных научных представлений. Возникающая сила тяги

F=Idk,{\displaystyle F={\frac {Id}{k}},}

где I — ток между электродами, d — ширина диэлектрического зазора и k — подвижность ионов данного типа в данной среде (порядка 2·10−4m2Vs{\displaystyle ^{-4}{\frac {m^{2}}{Vs}}} в воздухе при нормальных условиях).

В вакууме эффект исчезает.

Маленький ионолет

Электрогидродинамические (EHD) двигатели, которые иногда называются ионными двигателями, используют высокосильное электрическое поле для создания плазмы ионизированного воздуха. Ионы (в основном, положительно заряженные молекулы азота) притягиваются к отрицательно заряженной решетке и по пути попадают в нейтральные молекулы воздуха, придавая им импульс, из которого рождается ионная тяга.

Идея, по сути, не особо нова: общее явление известно уже несколько сотен лет, и какие-то время люди думали, что его можно использовать в пилотируемых самолетах. Впрочем, чтобы поднять человека, потребуется невероятно большая структура излучателей и коллекторных решеток.

В 2003 году на огромном ионном самолете полетала мышь Орвилл, но помимо симпатичных картинок мы не получили ничего. Технология не стала практичной.

Перед вами ионокрафт, который в настоящее время разрабатывается в Калифорнийском университете в Беркли. Он крошечный — всего 2 на 2 сантиметра, весит 30 мг и еще 37 мг — гидростабилизатор (хотя энергия подает по проводу). В небольших масштабах отсутствие движущихся частей становится серьезным преимуществом, потому что не нужно беспокоиться о том, как масштабировать механические элементы, такие как трансмиссии, ниже точки, когда они перестанут работать. С учетом груза гидростабилизатора ионокрафт мог взлетать и парить при входном сигнале 2000 вольт с напряжением чуть ниже 0,35 мА.

Магия, не так ли? Никаких движущихся частей, полная тишина и летающий аппарат. Более масштабные двигатели на EHD могут быть непрактичными, но уменьшение масштаба по сути делает их лучше, так как электростатические силы не зависят от масштаба. Это значит, что малые двигатели имеют лучшее соотношение тяги к весу, а также более низкие требования к напряжению. И в небольших масштабах преимущество ионокрафта перед FMAV аналогичных размеров в том, что можно разработать контроллер с квадротором в качестве отправной точки, поскольку ионокрафт использует четыре подруливающих решетки в аналогичной конфигурации Поскольку у него нет вращающихся пропеллеров, он не может воспользоваться преимуществами изменения углового момента для поворота, однако использует интересную схему рыскания, пока у него есть пространство для маневра.

Как и с другими летающими микроаппаратами, большим вопросом будет возможность автономной работы с полезной нагрузкой. На данный момент ионокрафт переносит полезную нагрузку больше своего веса, но ему нужно всего семь проводов для питания, данных и заземления. Ученые из Беркли считают автономию достижимой.

Хорошей новостью будет то, что есть много возможностей для улучшений. Как думаете, за ионным транспортом будущее? Расскажите в нашем чате в Телеграме.

Патенты

Т. Т. Брауну предоставили много патентов на его открытии:

GB300311 — Метод и аппарат или машина для производства силы или движения (принял 1928-11-15)

— Электростатический двигатель (1934-09-25)

— Аппарат Electrokinetic (1960-08-16)

— Преобразователь Electrokinetic (1962-01-23)

— Генератор Electrokinetic (1962-02-20)

— Аппарат Electrokinetic (1965-06-01)

— Электрический генератор (1965-07-20)

Исторически многочисленные патенты предоставили для различных применений эффекта, от электростатического осаждения пыли, к воздуху ionizers, и также для полета. Особенно известный патент — — предоставили Г. Хагену в 1964 для аппарата, более или менее идентичного более поздним так называемым устройствам ‘подъемника’. Другие ионные американские патенты интереса: 2022465, 2182751, 2282401, 2295152, 2460175, 2636664, 2765975, 3071705, 3177654, 3223038, 3120363, 3 130 945

Buehler D.R., Журнал Смешивания Пространства, апрель 2004, издание 2, стр 1-22,

Анализ эффекта

Эффект, как обычно полагают, полагается на выброс короны, который позволяет воздушным молекулам становиться ионизированными около острых пунктов и краев. Обычно, два электрода используются с высоким напряжением между ними, в пределах от нескольких киловольт и до уровней мега-В, где один электрод маленький или острый, и другое большее и более гладкое. Самое эффективное расстояние между электродами происходит в электрическом потенциальном градиенте приблизительно 10 кВ/см, который является чуть ниже номинального напряжения пробоя воздуха между двумя острыми пунктами на уровне плотности тока, обычно называемом влажным текущим положением короны. Это создает высокий полевой градиент вокруг меньшего, положительно заряженный электрод. Вокруг этого электрода происходит ионизация, то есть, электроны раздеты от атомов в окружающей среде; им буквально тянет сразу же обвинение электрода.

Это оставляет облако положительно заряженных ионов в среде, которые привлечены к отрицательному гладкому электроду Законом Кулона, где они нейтрализованы снова. Это производит одинаково чешуйчатую противостоящую силу в более низком электроде. Этот эффект может использоваться для толчка (см. охотника EHD), жидкие насосы и недавно также в системах охлаждения EHD. Скорость, достижимая такими установками, ограничена импульсом, достижимым ионизированным воздухом, который уменьшен воздействием иона с нейтральным воздухом. Теоретическое происхождение этой силы было предложено (см. внешние ссылки ниже).

Однако этот эффект работы, используя любую полярность для электродов: маленький или тонкий электрод может быть или положительным или отрицательным, и у более крупного электрода должна быть противоположная полярность. На многих экспериментальных территориях сообщается, что эффект толчка подъемника фактически немного более силен, когда маленький электрод — положительный. Это — возможно эффект различий между энергией ионизации и электронной энергией близости составных частей воздуха; таким образом, непринужденность которого ионы созданы в ‘остром’ электроде.

Поскольку давление воздуха удалено из системы, несколько объединений эффектов, чтобы уменьшить силу и импульс, доступный системе. Количество воздушных молекул вокруг ионизирующегося электрода сокращено, уменьшив количество ионизированных частиц. В то же время количество воздействий между ионизированными и нейтральными частицами сокращено. Увеличивается ли это или уменьшается, максимальный импульс ионизированного воздуха, как правило, не измеряется, хотя сила, реагирующая на электроды, уменьшает, пока область выполнения жара не введена. Сокращение силы — также продукт уменьшающего напряжения пробоя воздуха, поскольку более низкий потенциал должен быть применен между электродами, таким образом уменьшив силу, продиктованную Законом Кулона.

Во время области выполнения жара воздух становится проводником. Хотя прикладное напряжение и ток размножатся с почти скоростью света, движение самих проводников почти незначительно. Это приводит к силе Кулона и изменению импульса, столь маленького, что он является нолем.

Ниже области выполнения жара напряжение пробоя увеличивается снова, пока число потенциальных уменьшений ионов и шанс воздействия понижаются. Эксперименты были проведены и, как находили, и доказали и опровергнули силу при очень низком давлении. Вероятно, что причина этого состоит в том, что при очень низких давлениях, только экспериментах, которые использовали положительные результаты очень больших напряжений, к которым приводят как продукт большего шанса ионизации чрезвычайно ограниченного числа доступных воздушных молекул и большая сила от каждого иона из Закона Кулона; у экспериментов, которые использовали более низкие напряжения, есть более низкий шанс ионизации и более низкая сила за ион. Характерный для положительных результатов то, что наблюдаемая сила маленькая по сравнению с экспериментами, проводимыми при стандартном давлении. Это, вероятно, будет результатом в широком масштабе сокращенного количества ионов, произведенных экспериментом, хотя это могло также интерпретироваться, чтобы быть различной силой полностью.

Безумная Инженерия: ионный двигатель и аппарат Dawn (Август 2020).

Явление ионного ветра известно уже несколько столетий: путем приложения напряжения к паре электродов электроны удаляются рядом с молекулами воздуха, а ионизированный воздух сталкивается с нейтральными молекулами воздуха при движении от одного электрода к другому. Эффект достаточно прост, чтобы произвести то, что он часто появляется на научных выставках, и может даже иметь будущее в движении корабля. Однако именно то, что вызывает ионный ветер, остается открытым вопросом.

В новой публикации, опубликованной в Nature Communications, группа исследователей из Южной Кореи и Словении экспериментально исследовала, как возникает ионный ветер, когда заряженные частицы сталкиваются с нейтральными частицами. Одним из их основных находок является то, что электроны, а не только ионы, играют важную роль в генерации ионного ветра, что побуждает их называть эффект «электрическим ветром».

«В общем, электрический ветер называют« ионным ветром », потому что в качестве ключевых игроков рассматривались только положительные и отрицательные ионы», — сказал Phys.org профессор Уонхо Чоу, профессор Корейского расширенного института науки и техники. «В нашем исследовании, однако, как электроны, так и ионы участвуют в генерации электрического ветра в зависимости от полярности смещенного электрода. Поэтому использование номенклатуры для« ионного ветра »требует нового консенсуса. Мы используем термин« электрический ветер ‘вместо «ионного ветра», поскольку наш ключевой вывод показывает, что электроны являются главным игроком, а не отрицательными ионами, такими как O 2- и O — в течение отрицательного периода напряжения ».

В своих экспериментах исследователи генерировали нейтральный поток гелия и импульсную плазменную струю при различных напряжениях. Затем они использовали технику под названием Schlieren (которая часто используется для фотографирования самолетов в полете) для съемки потоков этих частиц. Контролируя ширину и высоту импульса плазменной струи, исследователи следили за тем, как эти изменения влияют на движение частиц и возникающий ветер.

Поскольку это первый эксперимент, позволяющий четко показать связь между нейтральными и заряженными частицами в плазме, результаты дают прямое свидетельство того, что происходит, когда электроны и ионы отталкивают нейтральные частицы. Результирующий перенос импульса обуславливает сопротивление заряженных частиц, которое генерирует электрогидродинамическую силу (вызванную заряженными частицами), что приводит к отчетливо наблюдаемому ветру заряженных частиц.

«Ранее электрический ветер считался результатом переноса столкновительного импульса от ускоренных заряженных частиц и нейтральных частиц на основе эвристических наблюдений и экспериментов», — сказал Чоу. «Однако, как упоминалось в нашей работе, не было убедительных доказательств относительно основного механизма (корреляции между плазмой и передачей импульса) для генерации электрического ветра, который создается во время« распространения стримера (волны ионизации) »или «дрейф космического заряда». Наши модельные эксперименты ясно показывают, что вклад движущегося плазменного стримера в генерацию электрического ветра пренебрежимо мал, а электрический ветер в основном обусловлен остаточными объемными зарядами после того, как плазменный стример распространяется и разрушается ».

Результаты должны приводить к лучшему пониманию взаимодействия заряженных и нейтральных частиц в различных ситуациях и иметь потенциальные применения в таких областях, как техника управления потоком.

«Наши результаты могут иметь применение для снижения силы тяги на транспортном средстве, что приводит к сокращению расхода топлива и оксидов азота, которые являются загрязнителями окружающей среды и одним из основных источников микро-пыли», — сказал Чоу. «Это может также уменьшить разделение потока на лопатках ветряных турбин».

Исследователи также планируют исследовать потенциальные приложения с помощью плазмы.

«Одной из последних интересных тем в сообществе плазмы является избирательный контроль за химическим производством низкотемпературной воздушной плазмой», — сказал Чоу. «Мы планировали исследования для изучения корреляции между химическими веществами плазмы и электрическим ветром. Мы также можем исследовать возможную корреляцию между электрическим ветром и плазменным шаром, что может произойти при ударе молнии».