Изобретение тесла: 7 изобретений Николы Теслы, без которых мир был бы совсем другим

Содержание

7 изобретений Николы Теслы, без которых мир был бы совсем другим

1. Переменный ток

В XIX веке человечество использовало постоянный ток. Его нельзя было передавать на большие расстояния, что мешало повсеместной электрификации. Переменный ток, который мы используем сегодня, был известен, но применения ему не находили из-за отсутствия эффективных электродвигателей переменного тока.

Во время загрузки произошла ошибка.

В своих новаторских работах Никола Тесла смог решить эту проблему. В 1888 году гениальный инженер получил семь патентов США на системы переменного тока и бесщеточные двигатели, положив начало переходу к использованию переменного тока во всем мире.

2. Трансформатор Теслы

Это резонансный трансформатор, производящий высокое напряжение высокой частоты. Выходное напряжение в такой катушке может достигать нескольких миллионов вольт и создавать внушительные электрические разряды в воздухе многометровой длины. Своим изобретением Тесла предвосхитил новую отрасль электротехники — техники высоких частот (ВЧ).

Во время загрузки произошла ошибка.

3. Радиосвязь

Тесла одним из первых запатентовал способ надёжного получения токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Он описал и продемонстрировал ее принципы на публичной лекции в 1891 году. Это произошло за 5 лет до того, как российский ученый Александр Попов на закрытом заседании Русского физико-химического общества в Петербурге впервые в мире осуществил передачу радиотелеграммы.

4. Гидроэлектростанция

В 1895 году Тесла спроектировал одну из первых гидроэлектростанций переменного тока в Соединенных Штатах на Ниагарском водопаде. В следующем году ее использовали для электроснабжения города Буффало, штат Нью-Йорк. Это достижение получило широкую огласку во всем мире и помогло электричеству переменного тока стать мировой энергосистемой.

Tesla’s statue at the Niagara Falls (Canadian side). The story goes that, during a walk with a friend on these very grounds, he drew three sine waves out of sync by 120° in the sand in front of him, thus coming up with the idea of an AC motor. The statue illustrates this moment. pic.twitter.com/IxFxjJcqNo

— Nikhil Kardale (@nikhilkardale) July 9, 2021
Памятник Николе Тесле у Ниагарского водопада в Канаде

5. Дистанционное радиоуправление

В 1898 году на выставке электротехники Тесла продемонстрировал публике лодку, в которой использовалось радиоуправление на основе когерера (что-то вроде резистора). Свое изобретение Тесла назвал «телеавтоматом». Это был «прадедушка» устройств дистанционного управления.

In 1898, Nikola Tesla demonstrated a radio-controlled boat, among the first of its kind. https://t.co/40mlxlBXZj pic.twitter.com/rUrYIg2TxN

— Wikipedia (@Wikipedia) July 8, 2017

6.

Рентген

Первооткрывателем рентгеновских лучей стал в 1895 году немецкий физик Вильгельм Рентген. Но эксперименты с икс-излучением несколько ученых проводили и до него. Еще в 1887 году Никола Тесла начал опыты с электровакуумными трубками. Внося их в поле токов высокой частоты, Тесла регистрировал видимый свет, ультрафиолетовое излучение и необычные лучи, которые оставляли на металлических экранах странные отпечатки. Он рассказывал о них на публичных лекциях и демонстрировал рентгеновские снимки.

X-ray of Nikola Tesla’s foot taken by himself using a machine he designed in 1896. pic.twitter.com/qbCQXVbgFG

— World of Engineering (@engineers_feed) May 9, 2021
Рентгеновский снимок ноги Николы Теслы, который он сделал в 1896 году

Занятый более интересными для себя проектами, Тесла не довел изучение рентгеновских лучей до конца, уступив пальму первенства немецкому коллеге.

7. Всемирная беспроводная система

Тесла мечтал построить глобальную систему беспроводной передачи радиосигналов и электричества. В 1901 году он начал строить на Лонг-Айленде первую беспроводную телекоммуникационную башню под названием Ворденклиф.

Во время загрузки произошла ошибка.

Из-за проблем с финансированием башня не использовалась до 1917 года. Затем ее разобрали на металлолом: правительство США опасалось, что башня станет маяком для германских кораблей. Сегодня идеи беспроводной связи и энергии воплощены практически во всех современных гаджетах.

Суперскидки до -70% на электронику, модную одежду, обувь и многое другое

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 патента

Общий 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.

Поток в блокирующем и прямом направлении

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.

Никола Тесла: 5 изобретений, опередивших время :: Новости :: ТВ Центр

10 июля исполняется 159 лет со дня рождения великого сербского изобретателя Николы Теслы. В материале TVC.RU работы ученого, которые внесли огромный вклад в технологии наших дней.

Насчет Николы Теслы существуют разные мнения. Для кого-то это чуть ли не бог электричества, покоритель свободной энергии и изобретатель вечного двигателя. Другие же считают его великим мистификатором, умелым иллюзионистом и любителем сенсаций. И ту, и другую позицию можно подвергнуть сомнению, однако отрицать огромный вклад Теслы в науку никак нельзя. В этом материале представлены изобретения великого серба, которые не вызывают сомнений даже у самых закоренелых скептиков.

Переменный ток

Переменный ток стал не только сенсацией на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго, но и положил начало непримиримой борьбе Теслы с Томасом Эдисоном. Ученые разошлись во взглядах о производстве и распространении электричества. Эдисон всецело поддерживал идею постоянного тока, который был дорогим при передаче на большие расстояния и небезопасным. Однако недостатки своего подхода он использовал для сочинения “страшилок” о переменном токе Теслы, заявляя, что изобретение серба представляет смертельную опасность. Однако Тесла довольно хорошо изучил свойства высокочастотного тока. Многие его наработки входят в современные правила безопасности при работе с ВЧ токами. Как бы ни пытался Эдисон задавить изобретение Теслы, в наше время переменный ток используется повсеместно.

Ниагарская ГЭС

Сама электростанция не была разработкой Теслы, однако в ее работе использовались разработки ученого. Ниагарская ГЭС была самой масштабной в свое время и называли ее не иначе как восьмое чудо света. Она стала самой первой так называемой районной электростанцией, то есть обеспечивающей энергией развитые промышленные районы, потреблявшие большое количество электроэнергии. ГЭС генерировала двухфазный переменный ток, так как Тесла считал его наиболее экономичным и его проще было преобразовать в постоянный, требовавшийся для некоторых предприятий. Однако через несколько лет (станция была запущена в 1896 году), когда стали очевидны преимущества трехфазного тока ГЭС модернизировали. Но даже в новом варианте использовалось множество разработок Теслы. Принцип получения электричества, использованный на Ниагарской станции, лежит в основе всех электростанций, включая атомные.

Электродвигатель

В изобретение асинхронного электродвигателя внесли свой вклад несколько ученых. Так итальянский электротехник Галлилео Феррарис независимо от Теслы описал принцип действия электродвигателя и даже построил его.

Однако посчитал свою разработку бесперспективной. В то же время, его выводы подтолкнули инженеров к совершенствованию технологии, что привело к ее развитию. Тесла также описал принцип работы асинхронного электродвигателя и запатентовал его. Кроме того он смог построить наиболее удачную и эффективную для своего времени схему двигателя. В 1889 году была выпущена первая партия его разработки. Однако Тесле не повезло заниматься электродвигателями в эпоху бурного развития нефтяной промышленности. Тем не менее, в наше время асинхронные двигатели используются очень широко: от электродрели до автомобиля.

Радио

О сферах применения этого изобретения говорить излишне. Радиоволны окружают нас повсюду. Интересен здесь спор за первенство в изобретении. Довольно долго считалось, что первооткрыватель радио – итальянец Гильермо Маркони. Однако его патент был отменен в 1943 году Верховным судом США. Тесла получил два патента на свое изобретение в 1897 году, то есть за семь лет до итальянца.

Тем не менее, Патентное бюро США в 1904 году отдало патент Маркони. Существует мнение, что это было связано с компаньонами итальянского изобретателя, которыми были Томас Эдисон и Эндрю Карнеги, которые Теслу, мягко говоря, недолюбливали.

Дистанционное управление

Это изобретение явилось прямым следствием предыдущего. В 1898 году на выставке в “Мэдисон-сквер-гарден” Никола Тесла впервые продемонстрировал лодку на дистанционном управлении. Он передавал с помощью радиоволн сигналы на винт, руль и габаритные огни судна. Лодка могла двигаться вперед, назад и выполнять достаточно сложные маневры. Посетители выставки считали происходящее не иначе как магией и телепатией, а скептики решили, что лодкой управляет маленькая обезьяна, спрятавшаяся внутри. Сейчас дистанционное управление никого не удивляет и используется во многих областях: от детских игрушек, до беспилотных летательных аппаратов.

Андрей Скворцов, TVC.

RU

Удивительные изобретения Никола Тесла – ПАТЕНТНЫЙ ЦЕНТР


Для людей, живших в 19 веке, электричество было фантастической теорией, не имеющей под собой реальной основы. Или же развлечением для общества физиков, которые выдвигали одни лишь гипотезы, никогда не достигая должного результата.  Но среди учёных, которые всё же  выходили за рамки своих безумных на то время рассуждений, наиболее выделялся сербский учёный, которого звали  Никола Тесла. Его  открытиям нашлось мало места в соответствующей учебной литературе, в то время как без этих  изобретений трудно представить жизнь современного человека.

Что же такого выдающегося изобрел Никола Тесла?

1. Свет. Ученый, конечно же,  не придумывал свет в полном смысле этого слова, но изобрел новые способы его сохранения и передачи. Он разработал специальные флуоресцентные лампы за несколько десятков лет до их широкого использования современной промышленностью. Самым известным его изобретением в этой сфере были так называемые «катушки Теслы». По этой теории, земля является огромным магнитом, способным генерировать электричество, используя частоты как передачик. Всё, что нужно сделать на другом конце, чтобы ею воспользоваться,  — специальный приёмник, функцию которого и выполняли «катушки».



2. Рентгеновские лучи.

Ионизирующее и электромагнитное излучение изучали ещё в самом начале 19 века, но Тесла подошел к исследованию более тщательным и профессиональным путем. Всё, что сейчас используют в медицинской диагностике  — все это модификации изобретений знаменитого учёного. Тесла считал, что многие знания, которые нам нужны для тех или иных открытий, находятся вокруг нас. И мы должны использовать свои ум и изобретательность, чтобы придать всему этому форму.



3. Робототехника.

Однажды у Тесла возникла идея, что все живые существа двигаются под влиянием внешних импульсов. Так появилась концепция робота. Но учёный настаивал на вполне справедливые ограничения в реплика человека — на рост и размножение.



4. Лазер. Это одно из немногих изобретений Теслы, которое принесло как пользу, так и вред. Лазеры произвели настоящий фурор в хирургических операциях и дали начальный толчок для развития многих наших современных цифровых медиа, но в то же время при помощи лазера было спроектировано опасное оружие  — лазерные винтовки и направленные «лучи смерти».



5.Переменный ток.

Это изобретение положило начало нескончаемой войне между Эдисоном и Теслой. Дело в том, что взгляды учёных на то, как должно проводиться и  распространятся электричество значительно разнились. Тесла хотел снизить стоимость и хотел сделать передачу тока  более безопасной, в то время как Эдисон поддерживал идею постоянного тока, который мало того что был очень дорогостоящим, но и в  процессе производил опасные для жизни разряды. В конце концов попытки Теслы дать миру более дешёвую и опасную альтернативу не получили должной поддержки. Но, тем не менее, именно изобретение Теслы, в конце концов, стало использоваться для генерации и поставки электричества в наши дома.

 



Феномен Теслы и его последователи: ученые ЮУрГУ возрождают идеи гениального изобретателя

Ученый или шарлатан? Великий экспериментатор или виртуозный авантюрист? Его имя окутано легендами. Но бесспорно одно: идеи повелителя молний продолжают вдохновлять представителей научного сообщества, и ученые Южно-Уральского государственного университета не исключение.   

Доцент и старший научный сотрудник кафедры системного программирования Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ, кандидат физико-математических наук Игорь Клебанов рассказал  о феномене Николы Теслы и об уникальных разработках, которые ведутся в университете.

Из досье

Игорь Иосифович Клебанов. 52 года. Выпускник ЧГПИ. Доцент и старший научный сотрудник кафедры системного программирования Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ, кандидат физико-математических наук, автор фундаментальных работ в области нелинейной математической физики, опубликованных в высокорейтинговых научных журналах.

Автор и ведущий научно-популярной образовательной программы на «ЮУрГУ-ТВ» «Золотое сечение». Энциклопедист. Увлекается философией, литературой, театром. Скульптор-любитель. Женат, есть сын.

Пиарщик самого себя

– Тесла – личность загадочная. Все-таки гениальный ученый или шарлатан?

– Без всякого сомнения, гениальный! Вообще ученого очень легко отличить от шарлатана. Последний не оставляет продуктов своей псевдоинтеллектуальной деятельности. Оставляет только воспоминания о своем шарлатанстве. А Тесла оставил большое интеллектуальное наследие. Прежде всего, он выдающийся инженер и изобретатель. Один из тех, благодаря кому свершилась вторая промышленная революция. Речь в первую очередь о появлении электрических машин, работающих на переменном токе. Во-вторых, Тесла – физик-экспериментатор. Будучи по менталитету ученым  XIX столетия, он не принимал новую физику: работы Эйнштейна, квантовую теорию… Но это уже его личные научные убеждения.

– Считается, что Тесла уничтожил многие свои изобретения, полагая, что человечество пока к ним не готово…

– Вопрос, я бы сказал, скользкий. Это нельзя сейчас ни доказать, ни опровергнуть. Я не знаю каких-то документальных свидетельств за исключением нескольких дневниковых записей. Косвенно можно предположить, что Тесла какие-то свои изобретения то ли уничтожил, то ли засекретил. Якобы в его дневниках была такая строчка: «Если бы я хотел, я бы мог расколоть земной шар». Но что это? Красивая метафора или действительно было что-то такое изобретено? Непонятно.

– Тем загадочнее его личность…

– Вокруг многих выдающихся людей вьется рой легенд и домыслов. Тесла не исключение. Но для меня ценность, прежде всего, имеют его изобретения, которые остались. Фактически он один из отцов-основателей современной электротехники и, кстати, современных правил техники безопасности работы с приборами переменного тока. Тесла принадлежат идеи применения тока высокой частоты в медицине, на чем сегодня основаны многие физиотерапевтические методы. Вот это действительно ценно.

– Но ведь и электромобиль не случайно назван его именем…

– Опять-таки есть косвенные указание на то, что якобы Тесла продемонстрировал первую модель электромобиля. Но документальных свидетельств, чертежей, насколько я знаю, нет.

– Либо он их уничтожил, либо их изъяли спецслужбы?

…Ну либо их вообще не было – еще версия. Возможно, Тесла был неплохим пиарщиком самого себя и умел создавать ореол тайны вокруг своего имени, подогревая интерес публики.

Опыты с полями

– С его именем связывают Тунгусский метеорит. Такое возможно?

– Давайте вспоминать. Версия о Тунгусском метеорите, как следствии экспериментов Тесла, возникла лет 25 назад. Опять-таки она основана на достаточно косвенных данных. В день происшествия Тесла действительно проводил опыты со сверхсильными полями. Записи об этом есть в лабораторном журнале. Кроме того, он делал запрос в конгресс США о каких-то неисследованных землях Сибири, то есть интересовался этой территорией.  А еще он говорил, что может… осветить путь к северному полюсу для экспедиции, которая планировалась в то время. Трудно сказать, что он под этим подразумевал…  Если Тунгусский метеорит – следствие экспериментов Тесла, надо понимать, что изобретатель должен был извлечь из эфира (а он верил в эфир) энергию равную энергии атомной бомбы…

На рубеже XX-XXI веков люди зацепились за какие-то обрывочные свидетельства, и родилась эта версия. Но серьезной подоплеки-то нет. Всего лишь красивая гипотеза, в которую я лично не верю. Будучи физиком, не представляю, как можно создать такой направленный взрыв, равный по мощности атомному, работая исключительно с электромагнитным полем.

– Эксперименты в области телепортации, исчезновение кораблей с радаров противника… Это уже из области фантастики или были такие разработки?

– Гипотетически могло происходить все, что угодно.  Как говорил Эдисон, который изначально был начальником Тесла, а потом – его конкурентом, «я занимаюсь делом, а не метафизикой». Что касается Эдисона, то в его компании Тесла проработал год. Но начальник поступил непорядочно. Давал изобретателю очень сложную работу за очень крупную по тем временам сумму. А когда настало время платить по счетам, сказал, что это всего лишь американский юмор и такие деньги в принципе никто не получает. Тесла ушел от Эдисона, основал свою корпорацию, они стали конкурентами.  И переменный ток победил. Все-таки современная электротехника основана на нем, а не на постоянном токе, как предполагал Эдисон.

Страшнее мух и персиков…

– В жизни Тесла было много чудачеств и фобий. Питался молоком и медом, благодаря чему рассчитывал прожить до 149 лет. Боялся мух и персиков…

– У каждого человека есть свои тараканы в голове. По статистике, у выдающихся людей они встречаются чаще и их больше. Что касается страхов и фобий Теслы, у меня есть своя версия. Дело в том, что в юности он переболел холерой, еле выжил. Причем официальная медицина ему помочь не смогла, выходила его деревенская знахарка.  Боязнь мух и персиков, возможно, объясняется элементарной боязнью кишечных инфекций.

– Персики и мухи, может быть, и укладываются в фобию холеры. А как на счет боязни женщин? Ведь он их избегал всю жизнь…

– Это уже явно не холера… Во всяком случае, не думаю, что это напрямую связано с его одаренностью, как инженера. По статистике, фобии у известных людей встречаются чаще. Возможно, только потому, что мы об этом знаем. Никому же не интересны фобии Ивана Ивановича Иванова, а Теслы – другое дело.

– Еще интереснее – отказ от Нобелевской премии…

– Наиболее популярная версия  – нежелание получать премию совместно с Эдисоном, который, как я уже говорил выше, поступил непорядочно по отношению к Тесле. Если бы Тесла не отказался от премии, вторым лауреатом стал бы именно Эдисон, получивший равноценные для науки результаты…

– Тем не менее, несмотря на чудачества, изобретатель прожил немало. Никола Тесла умер в номере отеля “Нью-Йоркер” на 87-м году жизни. Большинство его записей исчезли. Или засекречены?

– Могу сказать, что на полках книжных магазинов я периодически встречаю сборники работ Николы Теслы. Однако,  вряд ли это все его наследие. Далеко не все уничтожено, если и вообще что-то уничтожалось.

Мне не совсем понятно, почему  в принципе  вокруг имени Теслы возникло столько разговоров и почему ему приписываются такие явления, как, к примеру, тунгусский метеорит или телепортация. В его времена жили не менее интересные инженеры и изобретатели. Петр Капица, к примеру, тоже  ярко одаренный инженер и физик, но вокруг его имени почему-то легенд нет. Это лишний раз подтверждает мою догадку про пиар.

Теоретическое наследие и новые возможности

– В ЮУрГУ есть последователи Теслы? Ведутся разработки, связанные с его идеей?

– Есть такие разработки. По словам эксперта в этой области, доктора технических наук, заведующего кафедрой  «Теоретические основы электротехники» ЮУрГУ  Сергея Ганджи, среди множества запатентованных изобретений заслуживают внимание работы, связанные с токами и напряжениями высокой частоты. Это и знаменитый трансформатор Тесла, работа которого основана на резонансе напряжений, и многофазные системы, и конструкции синхронных генераторов.

На кафедре «Теоретические основы электротехники» ведется ряд научно-исследовательских работ, связанных с теоретическим наследием Николы Тесла. Одним из таких направлений является разработка многофазных вентильных электрических машин. Тесла, обладая невероятной интуицией, предсказал перспективность таких конструкций. Существует даже легенда, что он имел интеллектуальные способности подключаться к мировой базе технических знаний и скачивать из нее необходимую информацию.

В качестве примера использования стратегических направлений, которые определил Никола Тесла, приведем многофазный высокочастотный высокоскоростной генератор для газотурбинного двигателя, разработанный на кафедре. Генератор имеет мощность 100 кВт, частоту вращения 70 тыс. об/мин, электрический КПД более 90  процентов, 9 секций якорной обмотки. Его конструкция уникальна. Она сейчас патентуется, но основа ее высоких энергетических параметров базируется на концепции Тесла по внедрению высокочастотности и многофазности в энергетические комплексы.

Пройдя виток диалектической спирали развития, идеи гениального изобретателя возрождаются с применением новых технологических возможностей.

«Никола Тесла и его изобретения» – тема нового выпуска авторской программы Игоря Клебанова «Золотое сечение». Выпуск можно посмотреть

здесь:

СМИ о нас:

Аргументы и факты Челябинск

 

В кишечнике акулы увидели изобретение Николы Теслы — Российская газета

В США команда, составленная из ученых нескольких университетов, впервые провела детальный анализ кишечника акулы. Полученные 3D-изображения поразили исследователей – они показывают, что кишечник акулы функционирует точно так же, как изобретенный Николой Теслой односторонний клапан.

Статья исследователей опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society B, а краткий отчет об этой работе публикует Phys.org. Ученые сразу отмечают, что о питании акул, вопреки расхожему мнению, науке известно мало.

Специалисты мало знают о том, что едят акулы, и еще меньше о том, как они переваривают пищу и какую роль играют в экосистеме океана. Новое исследование было призвано раскрыть хотя бы часть этих тайн.

Удивительно, но до сих пор существовали лишь “наброски”, иллюстрирующие пищеварительную систему акул. Пожалуй, впервые для изучения этого вопроса были применены передовые технологии. Исследователи провели целую серию 3D-сканирований с высоким разрешением. Они получили детальные 3D-изображения кишечников почти трех десятков видов акул.

“Пришло время использовать современные технологии, чтобы взглянуть на эти поистине удивительные спиральные кишечники акул, – говорит ведущий автор работы Саманта Ли, доцент Калифорнийского государственного университета в Домингес-Хиллз. – Мы разработали новый метод цифрового сканирования этих тканей, и теперь можем рассматривать их в мельчайших подробностях, не разрезая эти ткани”.

Для создания трехмерных снимков исследователи использовали компьютерный томограф лаборатории Friday Harbor Laboratories, работающий, впрочем, как стандартный компьютерный томограф. Сначала была сделана серия рентгеновских снимков под разными углами, а затем с помощью компьютера эти снимки были объединены. Это позволило получить качественные трехмерные изображения и обнаружить несколько новых аспектов функционирования кишечника акулы.

Ученые установили, что спиралевидные органы пищеварения акул замедляют движение пищи и направляют ее вниз по кишечнику, полагаясь на силу тяжести в дополнение к перистальтике, ритмическому сокращению гладких мышц кишечника.

Эта функция оказалась аналогом одностороннего клапана, который известный физик Никола Тесла изобрел более века назад. Данный клапан позволяет жидкости течь в одном направлении без обратного потока и помощи со стороны каких-либо движущихся элементов.

По словам Ли, большинство акул обычно проводят дни или даже недели между обильными приемами пищи. Вероятно, на этот цикл настроен и их пищеварительный тракт. Подобно работе клапана Николы Теслы, их кишечник способен удерживать пищу в организме и долгое время поглощать как можно больше питательных веществ. Замедленное движение пищи через кишечник, обеспеченное его спиральным устройством, вероятно, позволяет акулам не только как можно дольше сохранять пищу, но и потреблять как можно меньше энергии для ее переваривания.

“Подавляющее большинство видов акул и большая часть их физиологии полностью не известны, – говорит соавтор исследования Адам Саммерс. – Каждое наблюдение естественной истории, внутренняя визуализация и анатомическое исследование открывают нам то, о чем мы раньше не могли даже догадываться”.

Изобретения Николы Теслы — История изобретений

В этой большой обзорной статье мы поговорим о том, что изобрёл Никола Тесла, выдающийся изобретатель и учёный. Мы постараемся описать все наиболее важные из его изобретений, а также расскажем о тех, о которых вы могли и не знать.

Никола Тесла — это, пожалуй, один из самых известных изобретателей в мире наравне с Архимедом или Леонардо да Винчи, чей вклад в мировую науку крайне трудно переоценить. Родился и вырос Тесла в Сербии, где и получил образование. Уже со студенческих лет он проявлял самостоятельность мышления и тягу к изобретательству. Позже он переезжает во Францию, а затем в США, где и проживает большую часть своей жизни, занимаясь изобретательством. Количество его патентов включает в себя более 150 изобретений и различных усовершенствований. Некоторые даже считают, что именно Никола Тесла изобрёл 20-й век, так как он был не просто практиком, но и теоретиком.

Интересы Теслы лежали в основном в сфере радиотехники и электротехники, а также в области изучения свойств электромагнетизма и передачи электричества на большие расстояния. Основные его изобретения связаны с переменным током и электрическими машинами, использующим его. Также в нашей статье мы поговорим об изобретениях Теслы в области беспроводного освещения и беспроводной передачи электроэнергии.

Жизнь Теслы в целом была трудной и порой крайне неудачной. Далеко не все его изобретения были коммерчески успешными, он часто становился банкротом или жертвой обмана (Эдисон кинул его на большую сумму) или обстоятельств (например, известный пожар в его лаборатории уничтожил множество прототипов).

Безусловно, что теоретический вклад Теслы огромен, но нас в этой статье будут интересовать прежде всего практические реализации его идей и задумок, поэтому давайте посмотрим на список изобретений Николы Тесла. Для удобства навигации по статье предоставляем небольшое содержание:

Переменный ток

DC — постоянный ток, AC — переменный ток

Прежде чем научиться использовать переменный ток, его необходимо сначала получить. В общем-то о переменном токе физики знали уже давно (со времён открытия электромагнитной индукции) и Тесла его как таковой не открывал, но тогда все полагали, что переменный ток — это попросту «мусор», который вряд ли как-то получится использовать. Тесла же был другого мнения и сразу увидел весь потенциал переменного тока.

Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.

Тесла описал свои двигатели и электрические системы в статьей «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов», которую он презентовал в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году. Именно тогда Джордж Вестингауз заинтересовался разработками Теслы, и однажды он посетил его лабораторию и поразился увиденному. Никола Тесла построил модель многофазной системы из понижающих и повышающих трансформаторов переменного тока, а также двигателя переменного тока. Так началось партнёрство Ветсингауза и Теслы. Позже Никола Тесла получил 40 патентов на свои изобретения в США, а Вестингауз выкупил их все, чтобы обеспечить себя богатством, а Америку переменным током.

Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока — это электрическая машина, которая является составной частью полифазной системы электроснабжения Теслы, о которой речь пойдёт ниже. Генератор создаёт переменный ток, используя механическую работу (например, генераторы, установленные на дамбах, использующие падающую на их лопасти воду).

Мы не будем объяснять принцип работы генератора. Посмотрите видео ниже, если хотите понять подробнее.

Альтернатор Теслы (другое название генератора переменного тока) превосходил все другие по той простой причине, что он был действительно эффективен на практике. Свой генератор Тесла изобрёл ещё будучи на 2 курсе и уже тогда обращался к своим преподавателям с идеей использования переменного тока, но от его идей все отмахивались, как от бредовых. Некоторые профессора даже просто смеялись над его изобретениями.

В 1882 году Тесла работает в Париже и создаёт первый рабочий прототип своего генератора.

Приехав в 1884 году в США, Тесла направился к тогда уже известному изобретателю и коммерсанту в области электричества Томасу Эдисону и устроился к нему на работу. Попутно Тесла предлагал Эдисону свои идеи по использованию переменного тока, но Эдисон считал, что он сошёл с ума, раз думает, что переменный ток можно хоть как-то использовать. Дошло даже до того, что Тесла, не поняв сарказма Эдисона, подумал, что получит большую сумму от Эдисона, если сделает несколько десятков определённых изобретений на заказ. Тесла их сделал, а Эдисон сказал, что пошутил, а Тесле рекомендовал научиться понимать американский юмор.

В 1891 году Тесла получает в США патент на первый в мире альтернатор.

Генератор переменного тока 1891 года

Патент Теслы на генератор переменного тока

Многофазный генератор Теслы мощностью 500 л.с. (около 370 кВт) на выставке Вестингауза

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока или асинхронная машина — это ещё один этап в развитии идей применения переменного тока. Генератор переменного тока мы уже обсудили, значит электричество мы получаем, но что с ним делать дальше? У нас ведь нет машин, которые бы работали от переменного тока! Вот Тесла их и изобрёл.

Патент Теслы на электрический двигатель 1888 года

В 1880-е года множество изобретателей пыталось изобрести рабочие варианты двигателей переменного тока, но сделать этого не удавалось. Галилео Феррарис занимается теоретическим исследованием создания двигателей переменного тока и приходит к ошибочному выводу, что они попросту не могут быть эффективными и коммерчески успешными. Это добавило мотивации изобретателям всего мира, это звучало как вызов — создать эффективный двигатель переменного тока. Тесла отвечает на этот вызов и демонстрирует в 1887 году свой первый вариант двигателя, работающего на переменном токе, а в 1887 году совершенствует свою модель, выпуская вторую машину.

Один из оригинальных электрических моторов Теслы 1888 года.

Основная причина, по которой рациональное использование двигателей переменного тока казалось невозможным, заключалась в том, что они были однофазовыми. Тесла же обосновал теоретически и доказал практически, что можно не ограничиваться одной фазой, а делать две или больше фаз.

На картинке ниже показано схематически устройство двух- и трёхфазных двигателей переменного тока:

Позже Тесла изобретает и патентует множество модифицированных моторов и двигателей переменного тока. Все эти патенты, как писалось выше, Тесла продаёт Вестингаузу.

Двухфазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

4-х фазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Полифазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Многофазная система электроснабжения

Тесла обратил внимание, что электрические станции постоянного тока Эдисона неэффективны, а Эдисон уже застроил ими всё Атлантическое побережье США. Чтобы преодолеть недостатки постоянного тока, надо было, по идее Теслы, использовать переменный ток. Многофазной такая система называется потому, что двигатели и генераторы имеют несколько фаз (см. пояснения выше).

Лампа Эдисона

Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при использовании постоянного тока. Вся эта система имела один большой недостаток в том, что она не могла транспортировать электричество на расстояние более 3 км из-за неспособности изменять напряжение до высокого уровня, необходимого для передачи на большие расстояния. Поэтому электростанции постоянного тока устанавливались с интервалом в 3 км.

Схема работы многофазных систем электроснабжения

Переменный ток, как писалось выше, мог достигать больших напряжений и поэтому его можно было передавать на огромные расстояния (выйдите из дома и посмотрите на ближайшие высоковольтные линии электропередач, это оно самое).

Когда Эдисон узнал, что у него появился столь мощный конкурент, он понял, что может потерять свою империю постоянного тока. Именно так и началась война между Вестингауза вместе с Теслой против Эдисона, которую назовут войной токов. Эдисон начал усиленно пытаться дискредитировать изобретение Теслы, показывая, что переменный ток более опасен для жизни, чем постоянный.

Стоит также отметить, что когда Тесла приехал в США, то сначала он предложил свои разработки Эдисону, но он назвал всё это вздором и сумасшествием.

Эдисон бил переменным током животных на публике, чтобы привести их в ярость и доказать, что этот вид тока опасен. Однажды Эдисон узнал об идее одного врача, об использовании переменного тока для умерщвления людей. Реализация не застала себя ждать. Так был изобретён электрический стул, который впервые применили к Уильяму Кеммлеру, виновному в убийстве своей любовницы.

Эдисон долго не мог придумать для своего нового изобретения название, но ему больше всего нравилось слово «увестингаузить», правда ни один из них, как мы теперь видим, не прижился.

Читайте также отдельную статью про изобретения Томаса Эдисона.

Тесла тоже не сидел без дела и отвечал на все попытки дискредитации Эдисона. Он стремился наоборот показать, что переменный ток не опасен и показывал это, при помощи скин-эффекта.

Австралийский любитель электрического эксгибиционизма Питер Террен бьёт себя в течение 15 секунд током в 200 000 вольт при помощи катушки Тесла, демонстрируя скин-эффект.

Как мы знаем, Тесла и Вестингауз в конечном итоге победили, поэтому переменный ток стал повсеместным явлением. Понадобилась целая экономическая и юридическая война, чтобы обеспечить Америку и весь мир более прогрессивным изобретением.

Катушка или трансформатор Теслы

Тесла изобрёл свою катушку примерно в 1891 году. В то время он повторял эксперименты Герниха Герца, который обнаружил электромагнитное излучение тремя годами ранее. Тесла решил запустить его устройство вместе с высокоскоростным генератором переменного тока, который он разрабатывал в рамках улучшения системы дугового освещения, но он обнаружил, что ток высокой частоты перегревает стальной сердечник и плавит изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке Румкорфа, которая использовалась по умолчанию в экспериментах Герца. Для устранения этой проблемы Тесла решает изменить конструкцию таким образом, чтобы образовался воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, вместо изоляционного материала. Тесла сделал так, что сердечник мог быть перемещён в различные положения в катушке. Тесла также установил конденсатор, который обычно используются в таких установках между генератором и его первичной катушкой обмотки, чтобы избежать выгорания катушки. Экспериментируя с настройками катушки и конденсатора, Тесла обнаружил, что он мог бы воспользоваться возникающим резонансом между ними для достижения более высоких частот.

В катушке трансформатора Теслы конденсатор, после пробивания короткой искры, подключался к катушке из нескольких витков (первичная катушка), формируя таким образом резонансный контур с частотой колебания, как правило, 20-100 кГц, определяемый ёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки.

Конденсатор заряжался до напряжения, которое необходимо для пробоя воздушного искрового промежутка, при входном линейном цикле, что достигает примерно 10 киловольтам при использовании линейного трансформатора, который подключён через воздушный зазор. Линейный трансформатор был спроектирован так, чтобы иметь более высокую, чем обычно, индуктивность рассеяния (параметр, отражающий неидеальность трансформатора), чтобы выдерживать короткое замыкание, возникающее в то время, когда зазор оставался ионизированным, или в течение нескольких миллисекунд, пока ток высокой частоты не исчезал.

Искровой разрядник настраивался таким образом, чтобы его пробой происходил при напряжении, которое несколько меньше пикового выходного напряжения трансформатора, чтобы максимизировать напряжение на конденсаторе. Внезапный ток, проходящий через искровой промежуток, вызывает резонанс первичной резонансной цепи на её резонансной частоте. Кольцевая первичная обмотка магнитно соединяет энергию с вторичной обмоткой в течение нескольких радиочастотных циклов, пока вся энергия, которая первоначально была в первичной обмотке, не перенесётся на вторичную. В идеале зазор затем прекращает проведение тока (гашение), захватывая всю энергию в колебательный вторичный контур. Обычно промежуток снова начинает расти, а энергия вторичных передач возвращается к первичной цепи в течение ещё нескольких радиочастотных циклов. Цикл энергии может повторяться несколько раз, пока искровой промежуток окончательно не ослабнет. Как только зазор прекратит проводить ток, трансформатор начнёт заряжать конденсатор. В зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, он может срабатывать много раз на протяжении всего цикла переменного тока.

Более заметная вторичная обмотка с значительно большим количеством витков более тонкой проволоки, чем у вторичной, была расположена для перехвата части магнитного поля первичной обмотки. Вторичная система была сконструирована так, чтобы иметь такую же частоту резонанса, что и первичная, используя только паразитную ёмкость (нежелательная ёмкостная связь) самой обмотки на «землю», а также любую клемму, расположенную в верхней части вторичной обмотки. Нижний конец длинной вторичной обмотки должен быть заземлён.

Применение катушек Тесла

Применение можно разделить на практическое и чисто декоративное. Практическое применение тока катушки Тесла нашли в радиоуправлении, радио и беспроводной передачи энергии для питания различных устройств (например, лампочек). Генератор Теслы обнаружил и неожиданное применение в медицине. Арсен Д’Арсонваль применил токи, создаваемые генератором, для физиотерапевтического воздействия на поверхность кожи и слизистые различных органов человека. Ток проходил по поверхностным слоям кожи и оказывал тонизирующий и оздоровляющий эффект. Также катушки Тесла применяются для работы газоразрядных лапм и обнаружения течи внутри вакуумных систем.

Но гораздо большую распространённость катушки Тесла получили в сфере спецэффектов и декораций, ведь разряды, создающиеся трансформатором Тесла выглядят крайне эффектно и красиво.

Пример работы катушки Тесла можете посмотреть на видео:

Интересно также понаблюдать и за музыкальными свойствами данных катушек, которые достигаются за счёт изменения частоты:

Интересно, что в своё время в 20-м веке пытались продавать катушки Теслы, как эффективный способ защитить вашу машину от угона:
Также подобные катушки используются в различных центрах, чтобы развлечь посетителей и попытаться увлечь молодёжь красотой физических эффектов, а также в аттракционах:

Беспроводное освещение

В 1891 году Тесла усовершенствовал передатчик волн, изобретённый Герцом, который был необходим для радиочастотного снабжения энергией, переделав его в систему освещения, состоящую из газоразрядных ламп.

В этом же году он продемонстрировал в Колумбийском колледже своё изобретение.

Когда мы говорим о том, что освещение беспроводное, не имеются в виду радиоволны, речь идёт об электростатической индукции.

В руках у Теслы две длинные трубки Гейсслера , которые похожи на неоновые лампы.

В 1893 году в Чикаго проходит всемирная выставка, где Тесла демонстрирует своё изобретение. Лампы были не только беспроводными, но и люминесцентными.

В 1894 году новое достижение. Удаётся зажечь фосфорную лампу накаливания в своей лаборатории, используя резонансный метод взаимоиндукции.

Правда широкого коммерческого применения такая лампа найти не смогла, но резонансный метод индуктивной связи сейчас применяется повсеместно в электронике.

Башня Теслы

Тесла не остановился на беспроводной системе освещения и пошёл дальше. Он решил, что можно в принципе не использовать высоковольтные провода для передачи тока и передавать всю электроэнергию посредством воздуха. Для этого он хотел построить огромную экспериментальную установку в Нью-Йорке, известную как башня Теслы или башня Ворденклиф. Позже, проводя свои эксперименты и наблюдения над молниями, Тесла пришёл к ошибочному выводу, что может использовать весь земной шар, чтобы проводить ток.

Одна из страниц патента на башню Теслы

Деньги на строительство от получил от известного в то время финансиста Дж. П. Моргана, которому он сообщил, что башня будет использоваться для трансатлантической беспроводной телефонии и вещания, на чём Морган планировал заработать. По сути это была первая подобная башня в своём роде.

В 1901 году началось строительство башни и продолжалось до 1903 года. Вторую башню-приёмник планировалось построить около Ниагарского водопада. Когда первую башню в  Ворденклифе почти достроили, Морган понял, что беспроводная передача электроэнергии может привести к обрушению всего рынка, в котором он имел вложения (ему принадлежала Ниагарская ГЭС), то он прекратил финансирование проекта Теслы. В мае 1905 года Тесла также потерял свой доход от патентов по истечению срока, поэтому он оказался банкротом и завершить строительство второй башни так и не удалось.

Как устроена башня Теслы

Башня в Ворденклифе представляла из себя огромную катушку Теслы высотой около 60 метров, на верхушки которой была большая медная сфера. Башня генерировала молнии длиной до 40 метров, а гром от высвобождаемой электроэнергии порождал гром, который можно было услышать за 24 километра от башни. Вес башни достигал 55 тонн, а диаметр 21-го метра.

Башня Уорденклифф изнутри

В 1905 году был произведён тестовый пуск, который произвёл шокирующий эффект. В газетах писалось, что Тесла сумел зажечь небо над океаном на тысячи миль. Вокруг же самой башни лошади получали удары током и даже крылья бабочек наэлектризовались до такой степени, что вокруг них можно было видеть «Огни Святого Эльма» (коронный разряд).

К сожалению, башню снесли в 1917-м году.

Изобретение радио и радиоуправления

Тесла демонстрирует свою радиоуправляемую лодку

20-й век крайне богат на различные изобретения и технические новинки. Многие изобретались параллельно в различных вариациях, при этом кто-то патентовал свои изобретения, а кто-то это сделать не мог или не хотел по каким-то причинам. Поэтому достаточно сложно установить, кто же первым изобрёл радио. Так, например, в США считают, что радио изобрели Дэвид Хьюз, Томас Эдисон и Никола Тесла, которые сделали соответствующий технический вклад для этого изобретения; в Германии полагают, что радио изобрёл Генрих Герц, а во Франции — Эдуард Бранли; В Белоруссии в изобретатели радио записывают Якова Наркевича-Иодку; В Бразилии полагают, что изобретателем радио был Ландель де Муру; в Англии — Оливер Джозеф Лоджа; в СССР же общепринятым было считать изобретателем радио Александра Степановича Попова и так далее ещё для многих стран. Гульермо Маркони же следует считать не изобретателем радио, как технологии или законченной системы, а как создателем первой успешной в коммерческом плане реализации системы радио.

Все их патенты и изобретения появлялись в промежутке 1880-1895 годов и все они занимались исследованием радиоволн. Попросту говоря, они все были изобретателями радио в той или иной степени, делая свой вклад в развитие теории передачи информации.

Но что же сделал Тесла? А он сделал тоже не мало. Он описал принципы, по которым можно было передавать радиосигнал на большие расстояния, провёл ряд собственных экспериментов по передаче сигналов, а также создал первую радиоуправляемую лодку, которую продемонстрировал на электротехнической выставке в 1898 году. Правда он не считал, что при помощи радиоволн возможно общение.

Радиоуправляемая лодка Николы Теслы

Одна из страниц патента на радиоуправляемую лодку Николы Тесла

На видео вы можете посмотреть лодку, которую собрали в 2015 году по подобию той, что была у Теслы:

Лодка контролировалась при помощи радиоуправления. Тесла продемонстрировал эту лодку в 1898 году на выставке электротехнике в Мэдисон Сквер Гарден. Там она произвела фурор. Представьте себе людей того времени, которые не понимали, каким образом Тесла управляет лодкой, приказывая ей плыть в то или иное место. Кроме слова «магия» здесь сложно что-то было подобрать для обывателя того времени.

Хотя газетчики того времени сразу начали называть изобретение Теслы «радиоуправляемой торпедой» (видимо, из-за того, что в то время Томас Эдисон пытался изобрести подобную торпеду и продать военным), сам же Тесла не нацеливался на войну. В 1900 году журнал Centure взял интервью у изобретателя, где тот сообщил, что целью его изобретения является попытка создать «искусственный интеллект», так как современные автоматы попросту заимствуют разум человека и откликаются только на его приказы. Тесла полагал, что однажды люди сумеют создать машину со своим собственным разумом. Что же, спустя более чем 100 лет мы пока можем утверждать, что такой машины мы не создали.

Позже во время Второй мировой войны нацисты догадаются использовать радиоуправления для создания дистанционно управляемых танков.

Рекомендуем также интересную статью про современные российские разработки в области боевой робототехники.

Безлопастная турбина Теслы

Турбина Теслы из музея

Эту турбину Тесла запатентовал в 1913 году. Изобретение турбины без лопастей по сути было вынужденным, так как для изготовления турбины с лопастями не было подходящих технологий, да и аэродинамическая теория ещё не была создана, поэтому Тесла решил использовать эффект пограничного слоя, а не давление вещества на лопатки, как сейчас широко распространено в традиционных турбинах.

Устройство турбины Теслы

Часто можно встретить утверждения, что КПД его турбины может теоретически достигать 95%, но на практике на заводах Вестингауза такая турбина показала КПД в районе 20%. Хотя позже различные модификации турбины другими изобретателями доводили КПД до 40% и более.

Путь жидкости в турбине Теслы

Очень хорошо принципы работы турбины Тесла на английском языке объяснены в этом видео:

Однако, когда поток течёт в обратном направлении, то он ветвится таким образом, что ответвлённый поток направляется против основного, что вызывает сопротивление. И так повторяется на каждом ответвлении, из-за чего поток останавливается. Этот принцип вы можете наблюдать на видео ниже:

Конечно, нужно понимать, что данный клапан не предназначен для того, чтобы быть пробкой для бутылки или что-то в этом роде, так как он плохо работает при низком давлении потока. Однако, стоит начать использовать высокое давление, как соотношение давления между основным и ответвлённым потоком выравниваются.

Тесла изобрёл клапан, когда разрабатывал бесступенчатую турбину. Но так оказалось, что клапан стал самостоятельным изобретением, так как Тесла понял, что турбина лучше взаимодействует с ламинарным потоком, а клапан лучше работает с импульсным.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ …

7 изобретений Николы Теслы, которые никогда не были реализованы

Никола Тесла — один из величайших изобретателей в истории, чья работа захватила воображение поколений, живущих в мире, который он помог построить. Как обладатель более 270 патентов в 27 странах, в том числе 112 только в США, Tesla по праву заслужила свое место в истории. Однако не все изобретения Теслы были реализованы. Имея это в виду, мы просмотрели записи и нашли семь самых эксцентричных изобретений Теслы, которые так и не были реализованы.

Беспроводная передача энергии

Источник: Public Domain / Wikimedia Commons

Поскольку Тесла почти полностью связан с электричеством, неудивительно, что многие патенты Теслы относятся к области производства и передачи электроэнергии. Чего многие не знают, так это того, что Тесла также пытался построить башню, передающую электричество по воздуху. Он даже уговорил американского финансиста Дж. П. Моргана профинансировать строительство башни Уорденклиф на северном берегу Лонг-Айленда, которую Тесла надеялся приспособить для передачи электроэнергии в Нью-Йорк.

Морган возмутился стоимостью схемы передачи электроэнергии и отказался финансировать остальную часть проекта, от которого Тесла был вынужден отказаться в 1906 году, снеся башню Уорденклиф десятилетием позже, в 1917 году. Wireless Electrical Towers Источник: Frank R. Paul/Wikimedia Commons

Когда появилась беспроводная зарядка, это казалось революционным. Тем временем Никола Тесла упрекнул бы всех нас за то, что мы мыслим так ограниченно. В 1919 году Тесла описал свою идею сверхзвукового дирижабля, работающего исключительно на беспроводной электрической передаче от наземных башен, который мог бы летать на высоте 40 000 футов (12 192 метра) над землей и развивать скорость 1000 миль в час (1609 км/ч). Поездка из Нью-Йорка в Лондон менее чем за четыре часа.

Военно-морские силы с дистанционным управлением

Источник: Public Domain/Engadget

Хотя Тесла больше всего известен своими работами с электричеством, это не единственная область, в которой он работал. Еще одним важным направлением работы Теслы были военные технологии. Подобно Альфреду Нобелю, Тесла считал, что лучший способ предотвратить войну — это сделать ее либо совершенно бессмысленной, либо настолько катастрофической для участников, что никто не сойдет с ума настолько, чтобы снова начать войну.

Имея это в виду, Тесла изобрел маленькую лодку, которую он мог запускать, останавливать и управлять с помощью радиосигналов.Он надеялся, что, исключив людей из уравнения, «боевые корабли [так в оригинале] перестанут строиться, и самая мощная артиллерия на плаву будет не более полезна, чем такое количество железного лома».

Мыслекамера

Источник: kalerkantho

Одной из самых диковинных идей Теслы была возможность фотографировать свои мысли.

В 1933 году он сказал репортерам в Kansas City Journal-Post,

: «В 1893 году, занимаясь некоторыми исследованиями, я убедился, что определенный образ, сформированный в мысли, должен путем рефлекторного действия производить соответствующий образ на сетчатки, которые могут быть прочитаны соответствующим устройством.

«Теперь, если правда, что мысль отражает изображение на сетчатке, это просто вопрос освещения того же самого свойства и фотографирования, а затем использования обычных методов, доступных для проецирования изображения на экран.

«Если это удастся сделать успешно, то объекты, представляемые человеком, четко отражались бы на экране по мере их формирования, и таким образом можно было бы прочитать каждую мысль человека. Наши умы тогда действительно были бы подобны открытым книгам.

Очевидно, мыслительные процессы работают не так, но мы так многого не знаем о биологическом механизме человеческого мышления и сознания, что не можем с уверенностью сказать, что Тесла что-то не загадал.

Землетрясение

Источник: Чарльз Генри Кокрейн/Wikimedia Commons

В 1893 году Тесла получил патент на свой паровой механический осциллятор, вибрацию которого можно было использовать для выработки электроэнергии. Как он позже рассказывал репортерам, во время калибровки этой машины для эксперимента она начала так сильно трясти его нью-йоркскую лабораторию, что чуть не разрушила здание.

«Внезапно вся тяжелая техника на месте полетела. Я схватил молоток и сломал машину. Здание рухнуло бы на наши уши еще через несколько минут.

«Снаружи на улице было столпотворение. Приехали полиция и скорая помощь. Я сказал своим помощникам ничего не говорить. Мы сказали полиции, что, должно быть, это было землетрясение. Это все, что они когда-либо знали об этом».

Это вдохновило Теслу на создание своего телегеодинамического осциллятора — машины для землетрясений, — которую ученые могли бы использовать для изучения геологических свойств Земли, а инженеры и изыскатели — для обнаружения подземных месторождений полезных ископаемых и металлических руд. Ему так и не удалось построить свою машину для землетрясений, но сегодня ученые и инженеры используют тот же принцип , чтобы сделать именно то, что представлял себе Тесла.

Искусственные приливные волны

В течение своей жизни Тесла придумал оружие такой разрушительной силы, что оно могло бы конкурировать с атомной бомбой по своей разрушительной силе, если бы оно было построено и введено в действие.

Одним из таких орудий была Искусственная Приливная Волна, которая, по его мнению, станет лучшей защитой от вражеского флота.Тесла надеялся сделать самый большой линкор, который могла производить любая страна, бесполезным, чтобы страны не утруждали себя строительством военно-морских сил. Для этого Тесла придумал «телавтоматы», которые будут запускать несколько тонн взрывчатых веществ вблизи вражеского флота и взрывать их.

Тесла подсчитал, что схлопывающийся газовый пузырь, образовавшийся в результате взрыва, будет создавать приливные волны высотой более 100 футов (30 метров), достаточные, чтобы снести самые большие дредноуты той эпохи.

Приливные волны не совсем так работают, однако, как поняли Соединенные Штаты и Советский Союз, когда они проводили подводные испытания ядерной бомбы в 1940-х и 1950-х годах.

Луч смерти

Источник: Коллекция Wellcome, под редакцией Джона Леффлера для журнала «Интересная инженерия»

Или Луч мира, как назвал его Тесла.

Тесла считал, что, разогнав изотопы ртути до 48-кратной скорости звука, полученный луч будет производить достаточно энергии, чтобы уничтожить целые армии на расстоянии, ограниченном только кривизной Земли.

Тесла, по-видимому, пытался продать эту идею нескольким правительствам за несколько лет до своей смерти, включая Соединенные Штаты, но Советский Союз был единственным, кто вообще экспериментировал с ней, и это никогда не дало тех результатов, на которые надеялся Тесла. .

Что, наверное, хорошо, учитывая все обстоятельства.

Изобретения Теслы: правда или вымысел?

Никола Тесла теперь икона массовой культуры, символ гениального и эксцентричного ученого, изобретателя, опередившего свое время и непонятого. Книги и документальные фильмы рассказывают увлекательную историю жизни Теслы, а также он появляется как вымышленный персонаж в фильмах и комиксах. Его мифический статус был усилен, супергерой науки противостоит злодею Эдисону. Однако все ли приписываемые ему изобретения на самом деле реальны? Мы рассматриваем его величайшие личные достижения, его вклад в коллективные прорывы и его амбициозные идеи, которые ему так и не удалось реализовать.

1. Катушка Тесла

В 1891 году, в возрасте 35 лет, Никола Тесла зарегистрировал мать всех своих более чем 300 патентов, известную сегодня как «катушка Тесла», электрический трансформатор, состоящий из нескольких связанных резонансных цепей. Сам изобретатель использовал различные варианты этой катушки в качестве основы для множества последующих экспериментов, в которых он изучал явления фосфоресценции или рентгеновских лучей, а также исследовал новые возможности электрического освещения и беспроводной передачи энергии.

Хотя катушки Тесла начали использоваться в коммерческих целях в первых поколениях радиотелеграфов, сегодня их использование ограничивается развлечениями. Это очень распространенные устройства в музеях науки, поскольку они генерируют впечатляющие искры и электрические разряды, и их даже приспособили для работы в качестве музыкальных инструментов. Их секрет заключается в производстве переменного тока высокого напряжения, высокой частоты и низкой интенсивности: понимание катушки Тесла дает фундаментальные сведения о том, как работает электричество.

2. Передатчик с увеличением

«… Я уверен, что из всех моих изобретений Увеличительный передатчик окажется самым важным и ценным для будущих поколений», — сказал Никола Тесла в своей автобиографии. Неудивительно, что он разработал эту усовершенствованную версию катушки Теслы для проведения экспериментов в поисках своей мечты — отказа от проводов для телекоммуникаций и передачи электроэнергии.

Тесла в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс рядом со своим увеличительным передатчиком (1899 г.).Кредит: Dickenson V. Alley / Century Magazine

В 1899 году Тесла построил в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс (куда он переехал из Нью-Йорка) усилитель-передатчик диаметром 15 метров, способный производить токи чрезвычайно высокого напряжения ( до 4 миллионов вольт) и болты электричества длиной до 40 метров. На этих объектах Тесла использовал 100 000 долларов, которые дал ему инвестор, для другой цели, для разработки новой системы общественного освещения. После девяти месяцев экспериментов Тесла решил, что ему удалось передать электричество без проводов и сделать следующий шаг к своей мечте о беспроводной связи.

3. Мировая беспроводная система

Воодушевленный результатами своих экспериментов в Колорадо-Спрингс, Тесла вернулся в Нью-Йорк и в конце 1900 года убедил банкира Дж. П. Моргана профинансировать строительство беспроводной телекоммуникационной станции (башня Уорденклиф) для передачи сообщений через Атлантический океан. перед своим соперником Гульельмо Маркони.

Тесла в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс рядом со своим увеличительным передатчиком (1899 г.). Кредит: Дикенсон В.Alley / Century Magazine

Маркони пытался сделать это с помощью радиотелеграфа. Тесла хотел сделать это с помощью новых технологий, и его амбиции заставили его обновить свой проект, включив в него идею беспроводной передачи электроэнергии. Но Морган не захотел предоставить необходимое дополнительное финансирование, и в 1906 году башня Уорденклиф была заброшена, так и не вступив в строй.

Тесла стремился принести электричество и связь в любую точку мира, с сетью из примерно 30 беспроводных станций, которые использовали бы саму Землю и ее атмосферу для передачи электричества посредством нового типа стационарных волн, открытого им самим.На протяжении десятилетий он не уставал утверждать, что его система превосходит радиоволны, но правда в том, что он никогда не демонстрировал передачи беспроводного электричества дальше, чем на несколько метров.

4. Более эффективные машины

Чтобы отпраздновать свое 50-летие, в 1906 году Тесла продемонстрировал безлопастную турбину , предназначенную для конкуренции с поршневыми двигателями. В 1913 году он запатентовал изобретение (которое никогда не развивал в коммерческих целях) с желанием применить его к геотермальной энергии.

Турбина Теслы со снятой крышкой. Предоставлено: Уолтер Хайнс.

За несколько лет до этого он запатентовал электрический генератор, осциллятор Тесла , для замены неэффективных паровых двигателей, которые в то время использовались для производства электроэнергии. Но его изобретение по эффективности превзошли современные паровые турбины. Экспериментируя с уменьшенной версией своего генератора, Тесла утверждал, что достиг резонансной частоты своего здания, из-за чего его соседи вызвали полицию, встревоженные тряской и толчками.В другой версии этой истории писатель Марк Твен (друг Теслы) испытывает слабительный эффект из-за вибрации осциллятора. А на вечеринке по случаю своего 79-летия Тесла сказал репортерам, что его осциллятор может свергнуть Эмпайр Стейт или расколоть земную кору надвое. Он широко известен как «машина землетрясений Теслы», хотя в 2006 году современная версия осциллятора не смогла произвести сильные вибрации, когда ее тестировали в телешоу «Разрушители мифов».

5. Электротехника

образование

Убежденный в пользе переменного тока, Тесла даже разработал собственную версию тренировки мозга, предположив, что воздействие электричества на мозг будет стимулировать интеллект, «точно так же, как оно стимулирует рост растений.» В 1912 году журнал Popular Electricity Magazine опубликовал свой план по осуществлению своего рода молекулярного массажа для студентов с помощью электрических токов высокой частоты, чтобы облегчить обучение и даже «превратить тупых студентов в умных, насыщая классы бесконечно малыми электрическими волнами. »

Проект, в котором Тесла намеревался улучшить образование и здоровье учеников, заключался в тщательной электропроводке стен классной комнаты, которую ученики не могли понять. Тогдашний суперинтендант нью-йоркских школ Уильям Х.Максвелл первоначально одобрил план Теслы, хотя эксперимент так и не был проведен.

6. Неоновые огни

Еще одним приписываемым ему великим изобретением являются неоновые огни, которые, согласно многочисленным источникам, Тесла демонстрировал на Всемирной выставке в Чикаго (1893 г.). Однако неоновый газ не был открыт до 1898 года, а первая неоновая лампа была представлена ​​французом Жоржем Клодом на Парижском автосалоне в 1910 году.

Световые вывески Tesla впервые были представлены на Колумбийской выставке в Чикаго в 1893 году.Предоставлено: Общество Теслы

Никола Тесла был пионером в разработке газоразрядных ламп, и он, безусловно, был одним из первых, кто применил изобретение для создания световых знаков, сгибая трубки, содержащие газы. Тем не менее, лампы, которые Тесла продемонстрировал в 1893 году, не были ни коммерчески жизнеспособными, ни неоновыми.

7. Рентген

Экспериментируя с газоразрядными трубками, в 1894 году Тесла понял, что от одной из них исходит «невидимое излучение», которое повреждает фотопластинки, хранящиеся поблизости. Он продолжал исследовать эту линию, но его записи, его инструменты и его усилия были потеряны во время пожара в его лаборатории в марте 1895 года. Позже в том же году немец Вильгельм Рентген объявил, что он открыл рентгеновские лучи, работая с трубкой Крукса. аналогично тому, что использовал Тесла.

«Теневой график» стопы в ботинке, полученный Теслой в 1896 году. Фото: Музей Теслы

После заявления Рентгена Тесла без труда сконструировал собственную рентгеновскую систему. У него были свои знаменитые катушки, чтобы иметь возможность подавать на трубку разряды высокого напряжения, необходимые для генерации нового излучения.Он также получил некоторые из первых изображений человеческого тела с помощью рентгеновских лучей, которые он назвал «теневыми снимками». Сам Рентген, изобретатель рентгенограмм, был впечатлен качеством и уровнем детализации изображений Теслы.

Тесла никогда не обсуждал открытие немца, и если бы не этот несчастный пожар, ему можно было бы приписать открытие рентгеновских лучей и он получил Нобелевскую премию Рентгена в 1901 году. Правда в том, что Тесла был первооткрывателем, сделавшим важные открытия. вклад в развитие рентгеновских лучей.

8. Асинхронный двигатель

В мае 1888 года Никола Тесла опубликовал научную статью, в которой подробно описал действие своего величайшего успеха как изобретателя: асинхронный двигатель переменного тока, обладающий большими преимуществами по сравнению с электродвигателями постоянного тока. Его принцип работы заключался в создании движения в двигателе за счет вращающихся магнитных полей, создаваемых многофазным переменным током.

Оригинальный асинхронный двигатель Теслы (1887 г.). Кредит: Музей науки

Двумя месяцами ранее итальянец Галилео Феррарис представил свой собственный асинхронный двигатель, самостоятельно придя к той же инновационной технологии.Магнат Джордж Вестингауз, разрабатывавший коммерческое применение переменного тока, заинтересовался обеими конструкциями и в конце концов решил, что патент Теслы имеет больше возможностей. Вестингауз выбрал свой асинхронный двигатель, чтобы конкурировать с General Electric и Томасом Эдисоном в так называемой «войне токов». Вот почему Тесла обычно упоминается как изобретатель асинхронного двигателя, хотя он должен разделить эту честь с Феррари — и это очень часто встречается в истории науки, поскольку такие прорывы, как теория эволюции, периодическая таблица или телефон разрабатывались независимо и почти одновременно разными людьми, которые опирались на более ранние идеи других исследователей.

9. Радио

Распространено мнение, что Тесла был «истинным изобретателем радио». Однако радиосвязь является одним из таких коллективных достижений, разработанных благодаря вкладу многих ученых и инженеров. От тех, кто экспериментально открыл связь между электричеством и магнетизмом (Эрстед, Ампер, Анри и Фарадей), до ученого, объединившего оба явления своей теорией электромагнетизма (Максвелл), или физика, осуществившего первую передачу электромагнитных волн (Герц , в 1887 г. ).

Радиотелеграф Маркони 1901 года использовал некоторые патенты Теслы. Предоставлено: The World’s Work

. На основе этих радиоволн (также называемых волнами Герца ) в 1896 году Гульельмо Маркони сконструировал первый беспроводной телеграф, способный передавать сигналы на большие расстояния, из одной точки в другую, расположенную в нескольких километрах. . Маркони считается изобретателем радио за это достижение и за то, что в 1901 году он осуществил первую радиотелеграфную связь через Атлантику (между Англией и Канадой).Тесла конкурировал с Маркони в достижении этой научной цели, но его система не использовала радиоволны. На самом деле Тесла сомневался в том, что радиоволны действительно существуют, и, в любом случае, он думал, что если бы они действительно существовали, они могли бы распространяться только по прямым линиям, будучи бесполезными для связи на большие расстояния. Таким образом, Тесла даже не был близок к изобретению радио, хотя Маркони использовал в своем радиотелеграфе некоторые электрические компоненты, запатентованные Теслой.

10. Пульт дистанционного управления

Великие изобретения Теслы сделали возможным появление электричества в домашних хозяйствах.Его вклад в развитие переменного тока (асинхронный двигатель, трансформатор и многофазная система) был необходим для того, чтобы Westinghouse смогла внедрить эту технологию питания переменным током. Вместе, изобретателю и предпринимателю, в 1896 году им удалось кое-что выдающееся: выработать электричество в Ниагарском водопаде (США) и доставить его в дома соседнего города Буффало. С тех пор города быстро заполнялись электрическими кабелями. Однако следующий шаг, беспроводная мечта Теслы, так и остался мечтой.

Иллюстрация Теслы на демонстрации в Мэдисон-Сквер-Гарден в 1898 году.Предоставлено: Popular Science

Тесла не внес никакого существенного вклада в беспроводные технологии. Несмотря на весь его талант, это было невозможно сделать без понимания научной основы этого явления, и Тесла не принял новых принципов физики, объясняющих передачу электрических импульсов по воздуху. Тем не менее, не веря в электромагнитные волны, Тесла разработал любопытное их применение: первую систему дистанционного управления по радио .Он использовал его в 1898 году для беспроводного управления маленькой лодкой на электрической ярмарке, к изумлению аудитории, разделенной на тех, кто верил, что Тесла обладает телекинетическими способностями, и тех, кто искал трюк внутри лодки. Его маленькое изобретение стало предшественником дронов и пульта дистанционного управления телевизором.

Франсиско Доменек для Ventana al Conocimiento
@fucolin

11 Изобретения Николы Теслы, которые произвели революцию в нашем мире

На протяжении своей легендарной, но трагической жизни Никола Тесла изобрел сотни устройств и процессов, изменивших наш мир, от катушки Теслы до асинхронного двигателя.

1 из 12

Катушка Теслы

Катушка Теслы, одно из самых известных изобретений Николы Теслы, лежит в основе многих его работ.

Тесла был очень заинтригован высокочастотным электричеством. Он знал, что свет — это электричество, вибрирующее на высокой частоте. И Тесла верил, что сможет это использовать.

Проблема была в том, что чем выше частота, тем нестабильнее оборудование. Тесла пытался построить роторные генераторы, которые могли бы работать на высоких скоростях, но они развалились при 20 000 циклов в секунду.

Так родилась катушка Теслы. Он состоит из двух катушек, которые отбрасывают энергию вперед и назад, создавая чрезвычайно высокие частоты и напряжения.

Их можно использовать для отправки радиосообщений или включения лампочки через всю комнату.

Викисклад

2 из 12

Увеличительный передатчик

На этой фотографии с двойной экспозицией показаны Никола Тесла и его увеличительный передатчик (снятые отдельно).

Увеличивающий передатчик стремился использовать энергию катушек Теслы для создания беспроводной энергии для всего мира.Тесла обнаружил, что, подключив провод к увеличительному передатчику, он может запитать всю свою лабораторию.

Тесла продемонстрировал эту технологию шокированной публике, зажигая лампочки без проводов. Передатчик мог даже зажечь поле лампочек на расстоянии 1 километра.

Викисклад

3 из 12

Асинхронный двигатель

Некоторые изобретения Николы Теслы были теоретическими или существовали только в виде патентов. Но асинхронный двигатель до сих пор используется в устройствах, таких как пылесосы, фены и электроинструменты.

Это изобретение имеет важное значение, поскольку оно улучшило производство энергии и сделало возможным распределение электроэнергии на большие расстояния.

Британский музей науки

4 из 12

Радиоуправляемая лодка

На выставке 1898 года в Мэдисон Сквер Гарден Никола Тесла поразил публику, представив радиоуправляемую лодку.

Люди в то время не могли понять, что они видят. На самом деле Тесле изначально было отказано в патенте, потому что его идея казалась невероятной.Изобретатель хвастался: «При первом показе . .. [лодка] произвела фурор, которого не производило ни одно другое мое изобретение».

Хотя газеты быстро предположили, что его технология может быть использована для ведения войны, Тесла считал, что на самом деле это было рождением робототехники, области, которая, как он надеялся, могла взять на себя большую часть тяжелого труда, освободив людей, чтобы они могли сосредоточиться на других вещах.

Викисклад

5 из 12

Гидроэнергетика

Никола Тесла был выбран вместо своего соперника Томаса Эдисона для создания гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде.

Из 12 патентов, использованных при строительстве гидроэлектростанции, девять принадлежали Тесле. Электростанция начала вырабатывать электроэнергию в 1895 году.

В следующем году электростанция Теслы использовалась для электроснабжения города Буффало, штат Нью-Йорк.

Викисклад

6 из 12

Радио

Гульельмо Маркони (на фото) во многом приписывают изобретение радио. Однако Тесла опередил Маркони в ударе — ему просто не повезло.

Тесла понял, что у катушек Теслы есть еще одна цель: они могут передавать сообщения.Но когда он собирался попробовать это в 1895 году, его лаборатория сгорела.

Сначала Тесла не видел в Маркони угрозы. «Маркони — хороший парень, — сказал однажды Тесла. «Он использует 17 моих патентов».

Но Маркони выиграет. Он передавал сигналы через Атлантический океан в 1901 году. Патентное бюро США выдало Маркони патент на изобретение радио, несмотря на то, что ему неоднократно отказывали, потому что он использовал технологию Теслы.

Верховный суд США позже поддержал первоначальные патенты Теслы, но только через шесть месяцев после его смерти в 1943 году.

Викисклад

7 из 12

Неоновые огни

Никола Тесла изобрел неоновые вывески? Изобретение на самом деле приписывают французу Жоржу Клоду, который использовал эту технологию в 1910 году. Но в 1893 году Тесла экспериментировал с чем-то очень похожим.

Тесла имел доступ к «трубкам Гейсслера». По сути, это были стеклянные трубки, содержащие такой газ, как аргон, с электродами на каждой стороне. При стимуляции газ загорался.

У Теслы в лаборатории было несколько таких.Однажды он экспериментировал со своими катушками Теслы, когда заметил, что трубки загораются. Тесла понял, что может питать их без проводов. Он продемонстрировал эту технологию (на фото) на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году.

Хотя его изобретение выглядит как неоновые огни, это не были неоновые огни. Они были беспроводными и использовали другие газы, кроме неона.

общественное достояние

8 из 12

Турбина Теслы

В 1913 году, вдохновленный поршневым двигателем, Тесла изобрел собственную турбину.Турбины

в то время использовали лопасти, а Тесла использовал диски: это было более экономично.

Хотя турбина Теслы не имела практического применения, Тесла возлагал на нее большие надежды. Он считал, что его можно будет использовать в «великих наземных электростанциях будущего» для выработки геотермальной энергии.

Викисклад

9 из 12

Теневые изображения

Хотя рентгеновские лучи были изобретены Вильгельмом Рентгеном 8 ноября 1895 года, Никола Тесла также экспериментировал с тем, что он называл «теневыми изображениями».”

Осенью 1894 года Тесла заинтересовался повреждением фотопластинок во время экспериментов по изучению мощности излучения фосфоресцирующих тел. Однако его ранние исследования были остановлены пожаром в его лаборатории.

Тем не менее, вполне вероятно, что Тесла сделал первый рентгеновский снимок в Соединенных Штатах. Пытаясь сфотографировать своего друга Марка Твена, он запечатлел только металлические винты объектива камеры.

Когда Рентген представил свое изобретение, Тесла понял, что работал над чем-то очень похожим.Он отправил Рентгену свои собственные «теневые» изображения. Рентген ответил: «Эти снимки очень интересны. Если бы вы только были так любезны сообщить, каким образом вы их получили».

Викисклад

10 из 12

Переменный ток (AC)

Одним из самых долговечных изобретений Николы Теслы является переменный ток (AC). Сегодня эта форма электроэнергии по-прежнему используется для подачи электроэнергии в дома и на предприятия, а также в бытовую технику, такую ​​как холодильники.

Идея Теслы относительно энергии переменного тока была прямой противоположностью его наставнику, ставшему врагом Томасу Эдисону, который изобрел энергию постоянного тока (DC).

Когда Тесла работал на Эдисона, последний пообещал ему 500 000 долларов, если он сможет починить источник постоянного тока. Мощность переменного тока Теслы работала намного лучше, что заставило Эдисона отказаться от своего предложения. Так зародилось соперничество.

Источник постоянного тока используется и сегодня, как в фонарике на батарейках.

Викисклад

11 из 12

Луч смерти

Из всех изобретений Николы Теслы одно, которое он никогда не создавал, бросило огромную тень на его наследие.Тесла описал «луч смерти», который мог сбивать с неба вражеские самолеты. Однако

Тесла не думал, что луч смерти будет использоваться для насилия. Наоборот, он представлял ее как инструмент мира. Тесла считал, что если бы в каждой стране мира была «китайская стена», это устранило бы необходимость в войне.

Это может показаться надуманным, но у плана Теслы был по крайней мере один современный поклонник. «Стратегическая оборонная инициатива» президента Рональда Рейгана была теоретической системой противоракетной обороны, которая могла защитить страну от нападения.

Хотя Тесла описал законы физики, «о которых никто никогда не мечтал», его луч смерти, кажется, жил только в его воображении.

Wikimedia Commons

12 из 12

Нравится эта галерея?
Поделиться:

11 изобретений Николы Теслы, которые закрепили за ним место одного из величайших умов в истории

В 1908 году — примерно за столетие до iPhone — изобретатель Никола Тесла размышлял о создании устройства «не больше часов», которое позволяло бы кому-то слышать «музыку или песню [или] речь политического лидера» и передавать «любое изображение, персонаж, рисунок или печать.

Сегодня мы воспринимаем возможность отправить фотографию нашим бабушкам и дедушкам как должное. Но во времена Теслы это было невозможное.

Итак, что изобрел Никола Тесла своим честолюбивым умом? За свою жизнь изобретатель сербского происхождения получил около 300 патентов на свои разработки. Но наиболее известен он изобретением переменного тока (AC), который питает дома и предприятия даже сегодня, и асинхронного двигателя, который является ключевым компонентом современных устройств, таких как пылесосы и фены.

Некоторые изобретения Николы Теслы затмили работы других ученых. Он экспериментировал с «теневыми снимками» примерно в то же время, когда Вильгельм Рентген изобрел рентгеновский снимок. Работа Теслы с беспроводным освещением выглядит как предшественник неоновой подсветки.

И, что душераздирающе, работа Теслы на радио затмила успешное радиообращение Гульельмо Маркони в 1901 году, несмотря на то, что Маркони использовал технологию Теслы. На самом деле, Тесла получил должное радио только через шесть месяцев после своей смерти, когда U. Верховный суд С. признал патенты Маркони недействительными и посмертно присудил их Тесле.



Послушайте выше подкаст History Uncovered, эпизод 20: Взлет и падение Николы Теслы, также доступный в iTunes и Spotify.

Но другие изобретения Теслы по-настоящему поразили публику. Его идея радиоуправляемого катера в то время казалась настолько невероятной, что ему сначала отказали в патенте. Но потом, когда Тесла показал лодку в Мэдисон-Сквер-Гарден в 1898 году, люди не могли осознать то, что они видели — к радости изобретателя.

Все изобретения Николы Теслы обращены в будущее. Есть причина, по которой люди называют его «человеком, который изобрел 20-й век».


Прочитав об этих изобретениях Николы Теслы, узнайте о смерти Николы Теслы и его пропавших файлах. Или посмотрите, почему он верил, что числа 3 6 9 могут изменить мир..

Изобретение 100-летнего Николы Теслы работает лучше, чем кто-либо мог представить, и могло иметь неиспользованный потенциал

Никола Тесла прошел путь от забытого гения до народного героя и изобретателя, с которым современные инженеры хотят ассоциироваться. Тем не менее его идеи были настолько разнообразны, что многие из них малоизвестны, в том числе то, что он называл «клапанным каналом». Изучение этого устройства для использования вибрации для перекачки топлива или других жидкостей показало, что оно обладает нереализованным потенциалом через 101 год после его патентования.

Подобно тому, как зазубрины под углом позволяют твердому объекту двигаться в одном направлении, но препятствуют его удалению, устройство, известное теперь как Клапан Теслы, использует ряд петель, позволяющих жидкости течь в одном направлении и препятствующих обратному потоку. Не имея движущихся частей, клапаны Tesla гораздо более устойчивы, чем стандартные обратные клапаны.Первоначальный дизайн вдохновил на множество имитаций, усилий по улучшению и видеороликов на Youtube, объясняющих, как он работает, но, похоже, они, возможно, не в полной мере осознали кажущийся простым патент.

«Примечательно, что это 100-летнее изобретение до сих пор не полностью изучено и может быть полезно в современных технологиях способами, которые еще не рассматривались», — говорится в заявлении доктора Лейфа Ристорфа из Нью-Йоркского университета.

Ристорф провел серию экспериментов над прототипом, построенным так, чтобы максимально соответствовать оригинальной конструкции Теслы, пытаясь пропускать жидкости в обоих направлениях с разной скоростью и вязкостью жидкости.В Nature Communications Ristorph и соавторы сообщают, что при низких скоростях потока жидкости одинаково легко проходят через клапан в обоих направлениях. Однако обратный поток выше определенной скорости практически невозможен, в то время как скорость потока может быть намного выше в прямом направлении, если давление правильное.

Поток через клапан Теслы движется вперед с низкой (а) и высокой (б) скоростью, а также с низкой (в) и высокой (г) скоростью в обратном направлении. Изображение предоставлено: Nguyen et al./Nature Communications

«Важно то, что это включение происходит с генерацией турбулентных потоков в обратном направлении, которые «затыкают» трубу вихрями и разрушающими потоками», — объяснил Ристроф.«Более того, турбулентность возникает при гораздо более низких скоростях потока, чем когда-либо ранее наблюдалось для труб более стандартных форм — скорость до 20 раз ниже, чем обычная турбулентность в цилиндрической трубе».

Многие технологии хорошо работают в условиях постоянного потока, но терпят неудачу перед лицом осциллирующих сил, что отчасти является причиной того, что многие инновационные идеи по сбору энергии ветра или волн терпят неудачу в реальном мире. Клапан Тесла работает наоборот, на самом деле работает лучше, когда поступающая в него жидкость поступает импульсами, преобразуя различные входные данные в стабильный выходной сигнал.

«Мы думаем, что Тесла имел в виду это устройство, поскольку он думал об аналогичных операциях с электрическими токами», — сказал Ристроф. «На самом деле он наиболее известен тем, что изобрел двигатель переменного тока, а также преобразователь переменного тока в постоянный».

На низких скоростях жидкости могут течь через клапан в обратном направлении, но сопротивление становится очень высоким при более быстром потоке. Изображение предоставлено: Nguyen et al/Nature Communications

. Физика жидкости работает совсем по-другому для малых объемов и высокой вязкости, например, используемых в диагностическом оборудовании, по сравнению с более быстрыми движениями, которые Тесла стремился облегчить. Авторы считают, что это может быть одной из причин, по которой потенциал Valve так долго упускался из виду.

По иронии судьбы, одобрение Ристрофом Клапана может произойти как раз тогда, когда некоторые из его применений, которые он видит, уходят в прошлое, вытесняемые компанией, названной в честь его изобретателя. Ристорф думает, что клапан мог; «Используйте вибрации в двигателях и механизмах для перекачки топлива, охлаждающей жидкости, смазки или других газов и жидкостей». Без сомнения, такие возможности все еще будут существовать, но с наиболее распространенным применением двигателей, работающих на топливе, на грани вытеснения электродвигателями, Valve, возможно, упустила свой оптимальный момент.

ученых исследуют неиспользованные дороги Tesla и находят потенциальную новую полезность в изобретении 100-летней давности

Фотография с двойной экспозицией, на которой Никола Тесла в декабре 1899 года сидит в своей лаборатории в Колорадо-Спрингс рядом с генератором высокого напряжения с увеличительным передатчиком, в то время как машина производит огромные разряды электричества.

Исследование проверяет жизнеспособность запатентованного изобретателем устройства, которому уже 100 лет.

Клапан, изобретенный инженером Николой Теслой столетие назад, не только более функционален, чем предполагалось ранее, но и сегодня имеет другие потенциальные применения, как обнаружила группа исследователей после проведения серии экспериментов с воспроизведением конструкции начала 20-го века.

Его результаты, опубликованные в журнале Nature Communications , предполагают, что устройство Теслы, которое он назвал «клапанным трубопроводом», может использовать вибрации двигателей и других механизмов для перекачивания топлива, охлаждающих жидкостей, смазочных материалов и других газов и жидкостей.

Теперь известное как Клапан Теслы, запатентованное устройство вдохновило на разработку стратегий направления потоков в сетях и контурах потоков.

«Примечательно, что это изобретение 100-летней давности до сих пор не полностью изучено и может быть использовано в современных технологиях способами, которые еще не рассматривались», — объясняет Лейф Ристроф, доцент Курантского института математических наук Нью-Йоркского университета и автор статьи. старший автор.«Хотя Тесла известен как волшебник электрических токов и электрических цепей, его менее известная работа по управлению потоками или потоками жидкости действительно опередила свое время».

Сравнение потоков в обратном направлении (справа налево) при трех разных скоростях. Водный поток визуализируется зеленым и синим красителями, показывая, что потоки все больше прерываются при более высоких скоростях. Предоставлено: Лаборатория прикладной математики Нью-Йоркского университета

.

Клапан Теслы — ряд взаимосвязанных каплевидных петель — был разработан для пропускания потоков жидкости только в одном направлении и без движущихся частей.Устройство обеспечивает прямой путь для прямых потоков, но этот путь медленнее для обратных потоков — но этот последний недостаток на самом деле указывает на потенциальную, нереализованную выгоду в обстоятельствах, когда потоки нужно контролировать, а не развязывать.

Чтобы понять функциональность клапана, Ристроф и его соавторы, Куинь Нгуен, аспирант факультета физики Нью-Йоркского университета, и Джоанна Абуэцци, студентка Нью-Йоркского университета во время исследования, провели серию экспериментов в Лаборатории прикладной математики Нью-Йоркского университета. Здесь они воспроизвели конструкцию клапана Теслы и подвергли его испытаниям, в ходе которых измерялось его сопротивление прохождению потока в двух направлениях.

В целом, они обнаружили, что устройство работает как переключатель. При малых расходах разницы в сопротивлении прямому и обратному потокам нет, но выше определенной скорости потока прибор резко «включается» и значительно сдерживает или сопротивляется обратным потокам.

«Важно то, что это включение происходит с образованием турбулентных потоков в обратном направлении, которые «затыкают» трубу вихрями и разрывными потоками», — объясняет Ристроф.«Более того, турбулентность возникает при гораздо более низких скоростях потока, чем когда-либо ранее наблюдалось для труб более стандартных форм — скорость до 20 раз ниже, чем обычная турбулентность в цилиндрической трубе или трубе. Это показывает мощность, которую он имеет для управления потоками, которую можно использовать во многих приложениях».

Кроме того, они обнаружили, что клапан работает даже лучше, когда поток не является постоянным — когда он поступает в виде импульсов или колебаний, которые затем устройство преобразует в плавный и направленный выходной поток. Это насосное действие имитирует преобразователи переменного тока в постоянный, которые преобразуют переменный ток в постоянный.

«Мы думаем, что Тесла имел в виду это устройство, поскольку он думал об аналогичных операциях с электрическими токами», — замечает Ристроф. «На самом деле он наиболее известен тем, что изобрел двигатель переменного тока, а также преобразователь переменного тока в постоянный».

Сегодня, учитывая способность клапана контролировать потоки и создавать турбулентность на низких скоростях, Ристроф видит возможности для изобретения Теслы в начале 20-го века.

«Устройство Tesla — это альтернатива обычному обратному клапану, движущиеся части которого со временем изнашиваются, — объясняет Ристроф. «И теперь мы знаем, что он очень эффективен при смешивании, и его можно использовать для управления вибрациями в двигателях и механизмах для перекачивания топлива, охлаждающей жидкости, смазки или других газов и жидкостей».

Ссылка: «Ранняя турбулентность и пульсирующие потоки усиливают диодичность макрожидкостного клапана Теслы», Куин М. Нгуен, Джоанна Абуэцци и Лейф Ристроф, 17 мая 2021 г., Nature Communications .
DOI: 10.1038/s41467-021-23009-y

Исследование поддержано грантами Национального научного фонда (DMS-1646339, DMS-1847955).

в этом месяце в истории физики

май 1888: патенты Tesla “электрическая передача власти”


Nikola Tesla





Электрическая мощность – это аспект современной жизни, которую большинство из нас принимают предоставляется. И в то время как широкая общественность ассоциирует Томаса Эдисона с его изобретением и развитием процессов передачи, методы, используемые сегодня, во многом обязаны усилиям Николы Теслы.

Тесла родился в июле 1856 года в Смиляне, Лика, регион Хорватии, в семье сербского православного священника. Он учился в Политехническом институте в Грааце, Австрия, и в Пражском университете, первоначально намереваясь специализироваться на физике и математике, вопреки желанию его семьи, чтобы он последовал за своим отцом в церковной карьере. Но вскоре он увлекся электричеством и начал свою карьеру инженера-электрика в венгерской телефонной компании в 1881 году, где он впервые разработал концепцию асинхронного двигателя.

В феврале 1882 года он открыл эффект вращающегося магнитного поля, который нашел широкое применение в электрических устройствах, использующих переменный ток.

Некоторое время он работал в компании Continental Edison в Париже, разрабатывая динамо-машины, а в 1883 году построил прототип асинхронного двигателя и успешно запустил его.

В следующем году он приехал в США и устроился на работу в лабораторию Томаса Эдисона, но двое мужчин быстро обнаружили разногласия по поводу постоянного тока (DC) и переменного тока (AC).Эдисон поддерживал постоянный ток, который непрерывно течет в одном направлении, тогда как переменный ток обычно меняет направление 50 или 60 раз в секунду. С помощью трансформатора напряжение переменного тока может быть увеличено, а ток, соответственно, уменьшен, чтобы свести к минимуму резистивные тепловые потери в линиях передачи на большие расстояния. В системе постоянного тока потери в линии требовали дополнительных электростанций с интервалом в две мили.

Тесла разработал многофазные системы генераторов, двигателей и трансформаторов переменного тока, в конечном итоге получив 40 основных патентов США.Они были куплены Джорджем Вестингаузом, который был полон решимости снабдить Америку системой Теслы, которая в конечном итоге победила как превосходная технология и стала эталоном мощности в 20-м веке.

После получения патента на электрическую передачу энергии в мае 1888 года Тесла впоследствии продемонстрировал электричество переменного тока на Всемирной Колумбийской выставке в Чикаго в 1893 году. Затем он спроектировал первую гидроэлектростанцию ​​на Ниагарском водопаде в 1895 году, что стало кульминацией его мечты всей жизни. .

В 1899 году он построил экспериментальную станцию ​​в Колорадо-Спрингс для экспериментов с высоковольтным, высокочастотным электричеством и другими явлениями, где он генерировал и рассылал беспроводные волны без проводов на мили. Здесь же он сделал то, что считал своим самым важным открытием: земных стационарных волн . Он доказал, что Землю можно использовать как проводник, и она будет так же чувствительна, как камертон, к электрическим колебаниям определенной частоты.

Тесла изобрел катушку Теслы в 1891 году, которая сегодня широко используется в радиоприемниках, телевизорах и другом электронном оборудовании.При финансовой поддержке Дж. Пирпонта Моргана он построил лабораторию Уорденклифф и ее знаменитую передающую башню в Шорхэме, Лонг-Айленд, между 1901 и 1905 годами, высотой 187 футов и увенчанным 68-футовым куполом. Предполагалось, что это будет первая система вещания, передающая как сигналы, так и энергию без проводов в любую точку земного шара. Увеличивающий передатчик — самая большая из когда-либо созданных катушек Теслы — был способен генерировать 300 000 ватт мощности и, как сообщается, мог произвести молнию длиной 130 футов.Но Тесла поссорился с Морганом до того, как башня была завершена, и недостроенное сооружение было снесено в 1917 году.

Среди других открытий Теслы были флуоресцентный свет, безлопастная турбина, беспроводная связь, беспроводная передача электроэнергии и дистанционное управление. Тем не менее, даже сегодня большинство учебников по истории приписывают Гульельмо Маркони изобретение радио, а многие электроэнергетические компании по-прежнему называются «Компанией Эдисона», даже несмотря на то, что они используют систему переменного тока Теслы — Вестингауза — упущения, которые заставили некоторых сторонников Теслы окрестить его «забытым отцом техники».Сам Тесла говорил о скептиках своего времени: «Настоящее принадлежит им. Будущее, ради которого я действительно работал, принадлежит мне”. пожали друг другу руки из-за прогрессирующей боязни микробов.Он никогда не останавливался в гостиничном номере или на этаже, число которых кратно трем, опасался жемчужных серег, которые носят женщины, и настаивал на большом количестве салфеток во время еды, которые он использовал для тщательной полировки столового серебра. В конце своей жизни он сделал странные заявления о лучах смерти, которые могли заставить исчезнуть целые армии за секунды, и о связи с другими планетами.

Он умер практически без гроша в кармане 7 января 1943 года в отеле «Нью-Йоркер», где прожил последние десять лет своей жизни. Через девять месяцев после его смерти Верховный патентный суд США постановил, что Тесла, а не Маркони, следует считать отцом беспроводной передачи и радио, что было несколько запоздалой победой покойного изобретателя.

Дополнительная литература:

Маргарет Чейни, изд. Тесла: Человек вне времени. (Книги Touchstone, Нью-Йорк, 2001 г.).

Столетний водяной клапан, изобретенный Николой Теслой, может найти современное применение

Мэтью Спаркс

Моделирование потоков через односторонний клапан Николы Теслы

Лаборатория прикладной математики Нью-Йоркского университета

Односторонний водяной клапан без движущихся частей, изобретенный более 100 лет назад Николой Теслой, может быть приспособлен для перекачки жидкости вокруг двигателей, используя в противном случае энергию, потраченную впустую.

Тесла запатентовал свой «клапанный трубопровод» в 1920 году. По сути, это труба со сложной внутренней конструкцией, которая заставляет жидкость, движущуюся в одном направлении, замыкаться на себя в различных точках по своей длине. Когда вода попадает в устья петель, она становится турбулентной и замедляется, останавливая поток. Но если запустить воду в другом направлении, она не попадает в петли и течет свободно.

Лейф Ристроф из Нью-Йоркского университета и его коллеги построили 30-сантиметровую версию клапана, следуя первоначальному плану Теслы, и измерили поток в обоих направлениях при различных давлениях.

Хотя Тесла утверждал в своем патенте, что клапан может заставить воду течь в 200 раз медленнее в одном направлении, чем в другом, исследователи обнаружили, что их версия делает это только в два раза медленнее. «Он был очень изобретательным парнем, — говорит Ристроф. «Немного неясно, действительно ли он изготовил и протестировал его. Я подозреваю, что да, но никаких документов об этом нет».

Хотя эффект был намного меньше, чем заявлял Тесла, клапан по-прежнему является полезной конструкцией, говорит Ристроф, тем более что в нем нет движущихся частей, поэтому он не требует обслуживания.

«О нем было известно, и он использовался в некоторых приложениях или, по крайней мере, предлагался для использования. Но никто никогда не проводил над ним тщательную гидродинамическую работу, чтобы понять, как он работает, насколько хорошо он работает», — говорит Ристроф.

Команда обнаружила, что не было разницы в сопротивлении между прямым и обратным ходом при низких скоростях потока. Вместо этого клапан резко активирует сверхпотоки со скоростью около 1 сантиметра в секунду и значительно сопротивляется обратному потоку.

Ристроф считает, что Тесла, у которого также был патент на электрический преобразователь переменного тока в постоянный, задумал клапанный канал, чтобы сделать то же самое для потоков жидкости.В электричестве переменного тока электроны постоянно меняют свое направление, но при преобразовании в постоянное они фактически текут по петле.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.