Малоизвестное изобретение Николы Теслы, заинтересовавшее ученых / Хабр
Сербско-американский физик и изобретатель Никола Тесла широко известен своими работами в области электро- и радиотехники. Его устройства, работающие на переменном токе, во многом определили технический облик XX века. Особенно Теслу любят в массовой культуре, связывая с ним совершенно умопомрачительные мифы (Филадельфийский эксперимент, создание лучей смерти и прочих «вундервафлей»). Однако совсем недавно внимание ученых привлекло одно малоизвестное изобретение Николы Теслы. Это не очередная выдуманная конспирологами «машина смерти», и даже не что-то из электротехники. Речь идет о любопытном гидравлическом механизме под названием «клапан Теслы».
Николе Тесле принадлежит более 300 патентов на разнообразные устройства: двигатели, радиоприемники, пульты дистанционного управления, рентгеновские лучи, неоновые вывески и многое другое. Однако мало кто знает о патенте US1329559A. Это гидравлический механизм, представляющий собой одну из разновидностей обратного клапана.
Чтобы понять смысл изобретения, разберемся, что вообще такое обратный клапан. Если кратко — это механизм, пропускающий среду (например, какую-нибудь жидкость) в одном направлении и предотвращающий ее движение в противоположном. Его используют в различном оборудовании, трубопроводах и насосах. Однако во многих видах обратных клапанов присутствуют подвижные детали, что ограничивает надежность и срок эксплуатации устройства. Клапан Теслы создан без применения каких-либо подвижных деталей.
Продольный разрез клапана Теслы из патентаОбщий принцип работы механизма довольно прост: поток, проходящий через канал в одном направлении, разделяется на несколько потоков. Сложная геометрия канала направляет потоки таким образом, что они «гасят» друг друга, в результате чего возрастает сопротивление клапана (обратное, блокирующее направление). При прямом (неблокирующем) направлении поток практически беспрепятственно проходит через клапан. Стоит отметить, что клапан Теслы является так называемым слегка протекающим клапаном: в обратном направлении поток блокируется не полностью.
Эффективность механизма определяется тем, во сколько раз сопротивление потоку в блокирующем направлении больше, чем в неблокирующем.
На Youtube есть отличное видео, которое визуализирует принцип работы клапана Теслы:
Несмотря на кажущуюся незамысловатость механизма, физика клапана Теслы оказывается намного сложней и глубже. На днях ученые Курантовского института математических наук при Нью-Йоркском университете выпустили статью в Nature Communications, в которой подробно исследуется работа клапана Теслы для различных потоков.
Но прежде рассмотрим такую важную характеристику потока, как число Рейнольдса. Это характеристическое число, основанное на отношении инертности движения течения к вязкости жидкости. Если проще, то это отношение произведения плотности среды , ее средней скоростии гидравлического диаметра (например диаметр цилиндрической трубы) к вязкости жидкости :
Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса, определяющее переход от ламинарного движения (движения без перемешивания частиц и пульсаций скоростей и давления) к турбулентному движению (с характерными перемешиваниями жидкости и пульсациями скоростей и давления).
Ученые выяснили, что потоки с низким числом Рейнольдса (Re < 100) клапан Теслы «хорошо пропускает» в обе стороны, а режим движение жидкости является ламинарным. При критическом значении Re в 100-300 резко «включается» сопротивление клапана, движение переходит от ламинарного к турбулентному (критическое число Рейнольдса в данном случае является аномально низким, в цилиндрической трубе переход к турбулентному движению происходит при Re = 2000). При Re = 300-1500 сопротивление обратного направления клапана в два раза больше прямого. Зависимость сопротивления от ранней турбулентности хорошо показывает движение жидкости с красителями в блокирующем направлении: при Re = 50 нити практически не пересекаются, при Re = 200 нити перемешиваются в середине клапана, а при Re = 400 смешивание происходит на протяжении большей части длины канала.
В своем патенте Николо Тесла указал, что клапан лучше работает не с постоянными, а пульсирующими потоками. Для проверки гипотезы, ученые соорудили установку, очень похожую на преобразователь переменного тока в постоянный (сопоставление изображено на схеме ниже).
Преобразователь тока состоит из источника переменного тока и четырех диодов. Благодаря расположению диодов, в первом полупериоде ток проходит только через два диода и идет по красному пути. Во втором полупериоде ток проходит через другие два диода и идет по синему пути. Таким образом, через верхнюю ветвь проходит переменный ток (AC), а через нижнюю постоянный (DC). В аналогичной гидравлической установке в качестве источника пульсирующего потока используется специальное устройство из поршня. Клапаны Теслы используются также, как диоды в электрическом преобразователе. В нижней трубке поток становится постоянным. При увеличении амплитуды и частоты пульсации возрастает скорость постоянного потока, причем характер зависимости носит нелинейный характер.
Ученые предполагают, что обнаруженная связь между сопротивлением, ранней турбулентностью и пульсацией потока найдет применения в устройствах для перемешивания и перекачки жидкостей. На данный момент клапаны Тесла используются в микронасосах.
Ведутся исследования для использования клапанов Теслы в импульсных реактивных двигателях для подачи жидкостей в очень малых количествах и устройствах с высоким уровнем вибрации.
Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.
Памятник Николе Тесле
| Тип: | Памятники |
| Страна: | Россия |
| Год открытия: | 2016 |
| Партнёры проекта: | КОТЦ «ЭТНОМИР» |
Никола Тесла (1856-1943) — гений XX века, опередивший своё время и предвосхитивший множество научных открытий.
Изобретение Николой Теслой переменного тока можно сравнить с изобретением колеса. Это прорыв не только в науке, но во всех сферах жизни человека. «Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будущего», — говорил Тесла.
Сегодня мы не мыслим жизни без различных электроприборов, будь то простая стиральная машина или сверхсовременный смартфон. Всё это мы получили в наследство от легендарного учёного, изобретателя в области электротехники и радиотехники. Можно сказать, что Тесла подарил человечеству свет!
Большую часть жизни Никола Тесла провёл в США, однако родился он в 1856 году далеко от Америки, в Хорватии, в деревне Смиляны, где его отец служил священником. Религиозное будущее Николы было предопределено, но сам он мечтал совсем о другом: о карьере инженера. Отец препятствовал этому как мог, но в конце концов сдался и дал согласие на техническое образование сына.
В результате Никола Тесла учился и работал в разных городах Европы, эмигрировав в США, где сотрудничал в том числе с Томасом Эдисоном.
Тесле нередко приписывали связь с магией и колдовством. Всё потому, что его публичные выступления были похожи скорее на фантастические шоу, чем на научные доклады, а приходили на его лекции в основном люди, весьма далёкие от физики. Он демонстрировал эксперименты, которые даже сегодня могли бы вызвать удивление у студентов факультетов радиоэлектроники, не то что у простых обывателей.
В 1900 году Тесла стал богачом, продав часть патентов и получив огромное состояние, но, несмотря на это, избегал общества. Будучи миллионером, он продолжал работать порой целыми сутками. И по сей день большинство его работ остаются для нас загадкой. На счету Теслы почти тысяча различных открытий. Он подарил миру переменный ток, флуоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, изобрёл электродвигатели и запатентовал ещё более 300 изобретений. Более того, он начал воплощать идею создания всемирной беспроводной системы передачи информации и энергии (сегодня мы называем её Интернетом), не считал телепортацию фантастикой, был уверен, что со временем люди научатся передавать сообщения в космос на огромные расстояния и контролировать погоду на Земле.
Многие считают, что все изобретения Николы Теслы были сделаны им благодаря уникальному дару предвидения, которым он, несомненно, обладал, чему в различных источниках есть немало свидетельств. Современный электромобиль Tesla, названный в честь великого провидца, до сих пор является будущим автомобилестроения. И вклад Теслы в наше настоящее и будущее сложно недооценить.
Фонд «Диалог Культур — Единый Мир», реализовавший уже более 500 проектов, включая установку скульптурных композиций, бюстов и памятников выдающимся людям в 50 странах мира, установил памятник Николы Теслы в Культурно-образовательному туристическом центр «ЭТНОМИР», чтобы увековечить в памяти потомков имя и заслуги этого феноменального человека, в буквальном смысле перевернувшего мир. Теперь гости ЭТНОМИРа могут увидеть бронзовую скульптуру Николы Теслы между 6 павильоном Улицы Мира «Караван-сарай» и 7 павильоном «Вокруг света».
Скульптор Алексей Леонов изобразил учёного с раскрытыми ладонями, обращёнными вверх, и взглядом, устремлённым в небесную даль.
Словно излучающий удивительный гений в окружающее пространство или пропускающий через себя космический поток знаний, Никола Тесла открывает объятия всему миру, с его тайнами и загадками, которые он разгадывал одну за другой.
Индукционная катушка | Определение, принцип и дизайн
Катушка Румкорфа
См. все СМИ
- Ключевые сотрудники:
- Никола Тесла
- Похожие темы:
- катушка индуктор Катушка Румкорфа
См. все связанные материалы →
Индукционная катушка , электрическое устройство для создания прерывистого источника высокого напряжения. Индукционная катушка состоит из центрального цилиндрического сердечника из мягкого железа, на который намотаны две изолированные катушки: внутренняя или первичная катушка, имеющая относительно небольшое количество витков медной проволоки, и окружающая вторичная катушка, имеющая большое количество витков более тонкой медной проволоки.
Принцип работы индукционной катушки был описан в 1831 году Майклом Фарадеем. Закон индукции Фарадея показал, что если магнитное поле через катушку изменяется, индуцируется электродвижущая сила, величина которой зависит от скорости изменения во времени магнитного поля через катушку. Эта индуцированная электродвижущая сила всегда, по закону Ленца, направлена так, чтобы противодействовать изменению магнитного поля.
При появлении тока в первичной обмотке индуцированные электродвижущие силы возникают как в первичной, так и во вторичной обмотках. Противодействующая электродвижущая сила в первичной обмотке вызывает постепенное увеличение тока до максимального значения. Таким образом, когда ток начинается, временная скорость изменения магнитного поля и наведенного напряжения во вторичной обмотке относительно мала.
С другой стороны, когда первичный ток прерывается, магнитное поле быстро уменьшается, и во вторичной обмотке возникает относительно большое напряжение. Это напряжение, которое может достигать нескольких десятков тысяч вольт, сохраняется только в течение очень короткого времени, в течение которого изменяется магнитное поле. Таким образом, индукционная катушка создает большое напряжение, сохраняющееся в течение короткого времени, и небольшое обратное напряжение, сохраняющееся гораздо дольше. Частота этих изменений определяется частотой прерывателя.
После открытия Фарадея индукционная катушка была усовершенствована. В 1853 году французский физик Арман-Ипполит-Луи Физо поместил конденсатор на прерыватель, тем самым намного быстрее отключив первичный ток. Методы намотки вторичной катушки были значительно улучшены Генрихом Даниэлем Румкорфом (1851 г.) в Париже, Альфредом Аппсом в Лондоне и Фридрихом Клингельфусом в Базеле, которые смогли получить искры в воздухе длиной около 150 см (59 дюймов).
Существуют различные виды прерывателей. Для небольших индукционных катушек к катушке присоединяется механическое устройство, в то время как для катушек большего размера используется отдельное устройство, такое как прерыватель с ртутной струей или электролитический прерыватель, изобретенный Артуром Венельтом в 189 г.9.
Индукционные катушки использовались для обеспечения высокого напряжения для электрических разрядов в газах при низком давлении и как таковые сыграли важную роль в открытии катодных и рентгеновских лучей в начале 20-го века. Другой формой индукционной катушки является катушка Тесла, которая генерирует высокое напряжение на высоких частотах. Индукционные катушки большего размера, используемые с рентгеновскими трубками, были заменены трансформатором-выпрямителем в качестве источника напряжения. В 21 веке индукционные катушки меньшего размера по-прежнему широко использовались в качестве важного компонента в системах зажигания бензиновых двигателей.
Эта статья была недавно пересмотрена и обновлена Майклом Рэем.
Изобретения, исследования и сочинения Николы Теслы Никола Тесла
Перейти к рейтингам и обзорамОцените эту книгу
Никола Тесла
Оцените эту книгу
Эта книга представляет собой запись новаторской работы великого гения и изобретателя . В начале двадцатого века Тесла проложил путь, по которому на многие годы вперед пошло развитие электричества, и эта книга объединяет многие открытия и теории, которые сделали его знаменитым.
496 страниц, Мягкая обложка
Впервые опубликовано 1 января 1995 г.
Об авторе
Никола Тесла был гениальным эрудитом, изобретателем, инженером-механиком и электриком. Его часто называют одним из самых важных участников рождения коммерческого электричества, человеком, который «пролил свет на лицо Земли», и наиболее известен своими многочисленными революционными разработками в области электричества и магнетизма в конце XX в.
Этнический серб родился в деревне Смильян, Война Краина, на территории сегодняшней Хорватии, по рождению был подданным Австрийской империи, а позже стал гражданином США. После демонстрации беспроводной связи (радио) в 189 г.4 и после победы в «Войне токов» он пользовался всеобщим уважением как один из величайших инженеров-электриков, работавших в Америке. Большая часть его ранних работ положила начало современной электротехнике, и многие из его открытий имели новаторское значение. В этот период в Соединенных Штатах слава Теслы соперничала со славой любого другого изобретателя или ученого в истории или популярной культуре, но из-за его эксцентричной личности и его, казалось бы, невероятных, а иногда и причудливых заявлений о возможных научных и технологических разработках, Тесла в конечном итоге подвергся остракизму.
Единица СИ, измеряющая плотность магнитного потока или магнитную индукцию (широко известная как магнитное поле «B»), тесла, была названа в его честь (на Conférence Générale des Poids et Mesures
Помимо работы в области электромагнетизма и электромеханики, Тесла в той или иной степени способствовал созданию робототехники, дистанционного управления, радиолокации и информатики, а также развитию баллистики, ядерной физики и теоретической физики. В 1943 году Верховный суд США признал его изобретателем радио. Многие из его достижений были использованы, с некоторыми противоречиями, для поддержки различных псевдонаук, теорий НЛО и раннего оккультизма Нью Эйдж.
Что вы думаете?
Оцените эту книгу
Поиск по тексту рецензии
Показано 1–13 из 13 рецензий
22 января 2017 г.Это было непросто, но оно того стоило. Я знаю о многофазных токах больше, чем мог ожидать этот бывший учитель физики, живущий с двумя электриками. Использование Теслой слова «феномен» было феноменальным.
6 мая 2017 г.
Не для случайного чтения. Определенно одна из самых сложных книг, которые я когда-либо читал. Я смотрел много видео на YouTube, чтобы понять детали.
Скай
1319 отзывов2 подписчика
20 ноября 2019 г. Это было интересное, веселое и открытое чтение. В основном я купил его, потому что он мне был нужен для выполнения задачи по чтению, и ну, обложка была очень, очень красивой. Чего я не ожидал, так это того, что мне так понравится это приключение… в конце концов, я уже давно не занимался чем-либо, связанным с физикой.
Физика — невероятно интересный и увлекательный предмет, по которому я немного скучаю. Эта книга очень хорошо объясняет этот факт — мало того, что использование электричества действительно сложно и интенсивно, но и в этом сборнике действительно удается объяснить это действительно увлекательным способом. И доступно… не нужно иметь степень по физике, чтобы понять, какие открытия и творения придумал Тесла. Диаграммы также помогут вам понять, какие именно двигатели, источники энергии и открытия он сделал.
Мне также очень понравились биографические аспекты жизни Теслы. Хотя это было очень наукоемко, в нем было достаточно личного, чтобы увлечь даже наименее научно мыслящего человека. Итак, я не только многое узнал о реальных открытиях, исследованиях и изобретениях Теслы, я также многое узнал о его личном путешествии и жизни в его одержимости электричеством.
- легко читаемая научно-популярная история
3 октября 2019 г.
Это написано инженером-электриком для инженеров-электриков, поэтому его будет нелегко прочитать кому-либо еще, и даже тогда вы должны использовать контекст, чтобы следовать некоторым терминам.
Когда он говорит об эфире, я думаю, что он говорит как греки, но затем он описывает эфир как связанный с молекулами и удерживающий вибрационную энергию, я верю, и о-о-о, он имеет в виду электронное облако. Есть тонна изготовления лампочек и тому подобного, чтобы проводить эксперименты, и это было утомительно без его реальных демонстраций с искрами и ковчегами, но я также нашел бы в нем немного чуда и то, что я искал, его предельную мечту, его цель. , и найти то, что я искал, в параграфе здесь и там, стоило того. Не говоря уже о том, что если бы у меня была книга меньшего размера, которая дала бы мне это более прямо, я был бы в восторге.
- биография наука
9 ноября 2020 г.
На чтение у меня ушло почти полтора года. Делал это короткими рывками. Имея некоторое ограниченное отношение к электронике, я мог понять кое-что из того, что он представил. Некоторые иллюстрации было трудно расшифровать, потому что, похоже, они были взяты из более крупных изображений и уменьшены, чтобы поместиться на страницах книги.
Книга действительно показывает, каким изобретательным гением был Никола Тесла. Одна глава, которую я нашел особенно интересной, это та, в которой он рассматривает, как функционирует глаз. Он ссылается на других изобретателей своего времени. Это техническое письмо, а не биография, поэтому не ожидайте, что вы узнаете о Тесле с нетехнической точки зрения.
- документальная литература в собственности
9 августа 2018 г.
Эта книга была слишком технической, на мой взгляд, звучала так, как будто это школьный учебник!
Может быть, когда-нибудь я возьму его снова!
11 апреля 2021 г.
Улучшенный сборник произведений Николы Теслы. Не полный, а лучше компилирующий
- наука
8 марта 2022
Диаграммы, лекции Теслы. Записи очень интересных экспериментов и изобретений.
12 сентября 2016 г.
Эта книга описывает изобретения и труды Николы Теслы старинным языком.