Платформа на эффекте Бифельда Брауна для видеонаблюдения за окружающей обстановкой

Просмотреть картинки списком

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.

Эффект Бифельда Брауна, открытый американцем Томасом Таунсендом Брауном, учащимся колледжа, в начале прошлого века и запатентованный совместно со своим учителем - профессором Паулем Альфредом Бифельдом в 1928 году, заключался в том, что в заряженном конденсаторе под высоким напряжением возникает сила, стремящаяся переместить его в сторону положительно заряженного электрода. До настоящего времени данный эффект теоретически не обоснован. Гипотезы, высказываемые различными авторами в разных странах, не позволяют теоретически обосновать данные, получаемые при экспериментальной проверке данного эффекта.

В конце 2006 г. в Интернете был опубликован отчет 2005 г. научно – исследовательской лаборатории Министерства обороны США, в частности, об исследовании эффекта Бифельда - Брауна и несимметричных конденсаторов в качестве силообразующих элементов. В отчете отмечается, что это физическое явление на сегодняшний день относится к «Unconventional Science».

Представляемая на Конкурс платформа на эффекте Бифельда Брауна относится к новому классу управляемых подъёмных устройств, не имеющих подвижных частей в своей конструкции. Платформа состоит из системы несимметричных конденсаторов и обеспечивает подъёмную силу, в несколько раз превышающую её собственный вес.

Нами были проведены экспериментальные исследования силообразующих элементов на эффекте Бифельда Брауна, представляющие собой несимметричные воздушные конденсаторы (рис. 1). Несимметричный конденсатор имеет электроды, значительно отличающиеся по площади. Первый электрод малой площади выполнен из тонкой проволоки и закреплен на некотором расстоянии от второго электрода большой площади, изготовленного из полоски фольги, причем плоскость первого и второго электродов совпадают.

Экспериментальные исследования проводились при напряженности электрического поля внутри силообразующих элементов от 250 до 1000 кВ/м. Создание градиента электрического поля внутри конденсатора ограничено максимальной напряженностью поля, зависящей от диэлектрических свойств окружающей среды (для воздуха E макс. = 1000кВ/м). При превышении E макс. возникает коронный разряд, что приводит к падению напряжения на конденсаторе.

Экспериментально были получены зависимости формируемой в одиночном силообразующем элементе силы, от подводимого напряжения, силы тока и электрической мощности, соответственно рис. 2, рис. 3 и рис. 4. Анализ экспериментально полученной зависимости, создаваемой в силообразующем элементе силы от подаваемой мощности на один силовой элемент, показывает более высокую эффективность силообразования при низких уровнях потребляемой мощности, что может быть реализовано в миниатюрных силообразующих элементах.

Экспериментально установлено, что при создании подъёмных устройств в виде различных геометрических фигур эффективность силообразования может быть существенно увеличена по сравнению с эффективностью силообразования одиночного силообразующего элемента.

В последние годы в разных странах мира строятся многочисленные летательные объекты, названные лифтерами и представляющие собой рамки различной формы. По данным в Интернете лучшие макеты летательных объектов обеспечивают подъём дополнительного груза, составляющего не более половины от собственного веса самой конструкции. Нами разработана конструкция подъемного устройства, в котором дополнительный груз превышает в 2,5 раза собственный вес платформы.

Для подъема дополнительного груза большой массы необходимы платформы большой площади, так как их подъемная сила зависит от площади самой конструкции. Подъёмные устройства большой площади сложно транспортировать, поэтому нами сделана попытка создания разборной конструкции подъемного устройства.

На рис. 5, представлен разработанный макет разборного подъёмного устройства. На рис. 6, рис. 7 и рис. 8 показан макет разборного подъёмного устройства соответственно в разобранном виде, сложенном виде и в рабочем состоянии. Сборка подъёмного устройства из такого «стилизованного конструктора» заключается в складывании отдельных силообразующих элементов в нужную форму объекта и закреплении их в нужных точках. Через несколько минут в месте запуска подъёмного устройства может быть получен объект заданной площади, готовый к эксплуатации.

Нами разработано специальные, дистанционно-управляемые электромеханические устройства, позволяющие осуществлять подачу высоковольтного напряжения на подъёмное устройство на эффекте Бифельда Брауна, способное подниматься на десятки метров. Разработанное электромеханическое устройство включает шаговые двигатели с катушками, содержащими электропроводящую проволоку. Задание скорости вращения роторов шаговых двигателей осуществляется от генератора напряжения, установленного в пульте управления.

Нами проведены исследования влияния электростатических полей на электронную радиоаппаратуру, размещаемую в непосредственной близости от работающей платформы на эффекте Бифельда Брауна. Проверялись различные устройства: усилители на биполярных и полевых транзисторах, генераторы сигналов, портативная радиовидеокамера. Установлено влияние объёмного электростатического заряда платформы на электронную радиоаппаратуру на полевых структурах, позволившее разместить радиовидеокамеру на безопасном расстоянии под работающей платформой.

Предлагаемая платформа на эффекте Бифельда Брауна предназначена для подъёма фото-видео устройств мониторинга окружающей обстановки, не имеет подвижных частей в своей конструкции, обладает повышенной надёжностью и бесшумностью. Применение платформы на эффекте Бифельда Брауна при однократном использовании более чем в 10 раз дешевле запуска гелиевого шара с фото-видео устройствами для мониторинга окружающей обстановки. В отличие от гелиевого шара, платформа на эффекте Бифельда Брауна не требует расходного материала (гелия), для транспортировки которого необходимы громоздкие тяжёлые баллоны, может быть многократно использована в новом месте эксплуатации без дополнительного вложения средств.

В настоящее время разработан действующий макет платформы на эффекте Бифельда Брауна для видеонаблюдения за окружающей обстановкой.

Платформа способна подниматься на десятки метров и передавать на наземный монитор по радиоканалу цветное видеоизображение с камеры, размещённой на платформе.

Дальнейшие исследования силообразующих элементов, использующих эффект Бифельда Брауна, позволят изучить возможность построения нового класса управляемых подъёмных устройств, не имеющих подвижных частей в своей конструкции.

Нами проведена следующая работа:

• разработаны различные макетные образцы подвижных объектов с силообразующими элементами на эффекте Бифельда Брауна;

• проведены предварительные исследования основных характеристик силообразующих элементов на эффекте Бифельда Брауна, выполненных в виде несимметричных конденсаторов с различными конструктивными и массогабаритными параметрами;

• разработана технология изготовления силообразующих элементов на эффекте Бифельда Брауна;

• разработана технология изготовления разборных платформ на эффекте Бифельда Брауна;

• установлено влияние различных геометрических форм расположения силообразующих электродов в платформе для получения максимальной подъёмной силы;

• разработана конструкция подъемного устройства в виде трёх сот, в котором дополнительный груз превышает в 2,5 раза собственный вес платформы;

• разработаны и изготовлены дистанционно-управляемые электромеханические высоковольтные токоподводы, позволяющие осуществлять подачу на десятки метров высоковольтного напряжения на подъёмное устройство на эффекте Бифельда Брауна;

• проведены исследования влияния электростатических полей на электронную радиоаппаратуру, размещаемую в непосредственной близости от работающей платформы на эффекте Бифельда Брауна.