Что изобрел тесла никола кратко

  • автор:

10 изобретений Николы Тесла, которые изменили мир

10 изобретений Николы Тесла, которые изменили мир

Никола Тесла начал привлекать настоящее внимание и породил серьёзные дебаты вокруг своих изобретений спустя почти семьдесят лет после своей смерти. Кем он был на самом деле? Сумасшедшим? Частью раннего эксперимента по корпоративно-правительственному контролю?

Что мы знаем точно, так это то, что его преследовали крупные поставщики электрической энергии своего времени – особенно Томас Эдисон, которого мы все привыкли считать истинным гением. Он также подвергался нападкам Джона Пирпойнта Моргана и других «флагманов индустрии». После смерти Теслы 7 января 1943 года, агенты американского правительства вломились в его лабораторию и конфисковали результаты всех его научных исследований, и ни одна из этих работ до сих пор не стала достоянием общественности.

Помимо его преследования людьми, поддерживавшими государственно-корпоративные интересы (которые по своей сути являются удостоверением аутентичности), существует, по крайней мере, одно твёрдое свидетельство о целостности характера Николы Тесла – он разорвал контракт с Westinghouse, стоивший миллионы, чтобы спасти компанию он выплат ему гигантских отчислений в виде роялти.

[blockquote_fact]Но давайте взглянем на то, что Никола Тесла – человек, который умер сломленным и одиноким – действительно дал миру. К лучшему или к худшему, он изменил лицо планеты так, как это не удавалось прежде возможно ни одному человеку.[/blockquote_fact]

Переменный ток

Вот где лежат истоки всей этой истории, и что наделало такой переполох на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 году. Вскоре после неё разгорелась война между взглядом Эдисона и взглядом Теслы на то, каким именно образом должен вырабатываться и распределяться электрический ток. Различие может быть обобщено в терминах стоимости и безопасности: постоянный ток, который разрабатывал Эдисон (и поддерживала General Electric) стоил дорого при передаче на большие расстояния и создавал опасные искры на необходимом для него конверторе (называемом «коммутатор»). Однако Эдисон и его приверженцы использовали главные опасности электрического тока, чтобы внушить людям страх перед альтернативой Теслы: переменным током. Якобы для подтверждения своей точки зрения, Эдисон в целях демонстрации иногда убивал животных электричеством. В результате он подарил миру электрический стул, и одновременно опорочил попытки Теслы предложить людям безопасный переменный ток по более низкой цене. [blockquote_note]Тесла в ответ свидетельствовал о полной безопасности переменного тока своими знаменитыми демонстрациями, в ходе которых он пропускал электричество через своё тело для зажигания света.[/blockquote_note] Это противостояние Эдисона-Теслы (General Electric — Westinghouse) в 1893 году было кульминацией почти десятилетия тёмных махинаций, краж идей и патентного давления, которые предпринимали Эдисон и его покровители для дискредитации изобретений Теслы. Однако, не смотря на все их усилия, именно система Теслы поставляет миру электричество в наши дни.

Разумеется, Тесла не изобрёл освещение, но он открыл, как свет может быть «захвачен» и распространён. Тесла разработал и использовал флюоресцентные лампы в своей лаборатории за сорок лет до того, как их «открыла» промышленность. [blockquote_fact]На Всемирной выставке Тесла брал стеклянные трубки и сгибал их в виде имён знаменитых учёных, фактически создав таким образом первое неоновое освещение. [/blockquote_fact]Однако самой впечатляющей и противоречивой стала его знаменитая «катушка Теслы». Разумеется, катушка Теслы представляет собой то, что большая индустрия хотела бы подавить: идею, что Земля сама является огромным магнитом, который может вырабатывать электричество, используя частоту как передатчик. Всё, что требуется на принимающем конце – это простое устройство, напоминающее по своему принципу радио.

Рентгеновские лучи

Электромагнитное и ионизирующее излучение весьма пристально изучалось в последние годы девятнадцатого века, но Тесла исследовал целый диапазон. Всё, от предвестников Кирлиановой фотографии, которая сумела документально подтвердить существование жизненной силы, до тех аппаратов, которые мы сейчас используем в медицинской диагностике – всё это было трансформацией изобретения, в котором Тесла играл центральную роль.

Открытие рентгеновских лучей, также как и многие другие изобретения Теслы, произошло из его убеждения, что всё, что там нужно для понимания вселенной, постоянно находится вокруг нас, и нам нужно лишь использовать наш разум, чтобы создать реальные устройства, которые усилят наше внутреннее восприятие реальности.

Радио

Гильермо Маркони был объявлен его первоначальным изобретателем, и многие в наши дни верят, что именно он создал его. Однако Высший суд отменил патент Маркони в 1943 году, когда было доказано, что Тесла изобрёл радио на много лет раньше Маркони. Радиосигналы – это всего лишь другая частота, которая требует для своей передачи трансмиттер и ресивер, которые Тесла также продемонстрировал в 1893 году перед Национальной ассоциацией электрического освещения. [blockquote_note]В 1897 году Тесла получил два патента — US 645576 и US 649621.[/blockquote_note] В 1904 году, однако, Патентное агентство Соединённых штатов изменило своё решение, отдав патент за изобретение радио Маркони, возможно под влиянием финансовых покровителей Маркони в Штатах, среди которых были Томас Эдисон и Эндрю Карнеги. Это также позволило правительству США (среди прочих) избежать выплачивания роялти, которые по праву требовал себе Тесла.

Дистанционное управление

Это изобретение было естественным продолжением концепции радио. Патент №613809 представлял собой первую дистанционно управляемую лодку, продемонстрированную в 1898 году. Она использовала несколько больших батарей, и управляемых по радио переключателей, которые питали винт лодки, руль, и бегущие габаритные огоньки.

Эта технология некоторое время не имела широкого распространения, однако радиоуправляемые танки уже применялись Германией во Вторую мировую войну, и разработки в этой области с тех пор сильно отклоняются от направления человеческой свободы.

Электродвигатель

Изобретение Теслой электродвигателя было популяризировано автомобилем, носившим его имя. И хотя технические спецификации выходят за рамки этой обзорной статьи, достаточно сказать, что изобретенный Теслой двигатель с вращающимися магнитными полями может освободить человечество быстрее, чем мёртвая хватка Большой нефти. К несчастью, его изобретение стало жертвой экономического кризиса 1930 годов и последовавшей за ним мировой войной. [blockquote_fact]И, тем не менее, его изобретение заложило фундамент для того, что мы сейчас принимаем как данность: промышленные турбины, бытовую электронику, водяные насосы, электроинструменты, дисковые накопители, электронные часы и компрессоры.[/blockquote_fact]

Роботизация

Чрезвычайно развитый научный ум Теслы привёл его к идее, что все живые существа движимы внешними импульсами. Он утверждал: «Каждой своей мыслью и каждым своим действием я демонстрировал, и продолжаю делать это каждый день к моему полному удовольствию, что я просто автомат, снабжённый движущей силой, который всего лишь реагирует на внешние стимулы». [blockquote_note]Так на свет впервые был рождён концепт робота.[/blockquote_note] Однако, как определил Тесла, эти точные реплики человека должны иметь некоторые ограничения – а именно, рост и распространение. Тем не менее, он с полной готовностью принимал всё, что может породить человеческий интеллект.

Лазер

Это изобретение Теслы является, быть может, лучшим примером того, как добро и зло сплетаются в разуме одного человека. Лазеры произвели революцию в хирургических операциях и дали начало большой части наших современных цифровых медиа. Однако, с этим скачком в инновациях, мы также попали и в исконные земли научной фантастики. От Рейгановской лазерной оборонной программы «Звёздных войн» до современных видов Оруэлловского «нелетального оружия», которые включают в себя лазерные винтовки и направленные «лучи смерти», мы наблюдаем огромный потенциал для развития в обоих направлениях.

Беспроводные коммуникации и неисчерпаемая бесплатная энергия

Два этих изобретения тесно связаны между собой, и они стали последней каплей, переполнившей чашу терпения энергетической элиты – ведь какая польза от энергии, если её нельзя измерять и контролировать? Да ещё и бесплатной? Нет, никогда. Джон Пирпойнт Морган поддержал Теслу чеком в 150 тысяч долларов для строительства башни, которая бы использовала естественные колебания нашей вселенной, чтобы передавать различные данные, в том числе широкий спектр изображений, голосовых сообщений и текста.[blockquote_fact] Башня представляла собой первый в мире образец устройства беспроводной коммуникации, но она также означала, что вселенная наполнена бесконечной энергией, которая может быть использована для формирования всемирной сети, объединяющей всех людей и предоставляющей им неисчерпаемую бесплатную энергию[/blockquote_fact]. Фактически, нули и единицы вселенной встроены в ткань реальности так, чтобы каждый из нас мог при желании иметь к ним доступ. Никола Тесла был приверженцем идеи дать каждому человеку возможность получать и передавать энергию и информацию практически бесплатно. Но в наши дни все мы знаем, чем закончилась для него эта история…

Изобретения Николы Теслы

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

Генератор переменного тока 1891 года

Патент Теслы на генератор переменного тока

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.

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.

Скин эффект

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.

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

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

Путь жидкости в турбине Теслы

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

По состоянию на 2016 год турбина Теслы так и не нашла широкого коммерческого использования с момента своего изобретения. Пока что ей удалось найти узкое применение в насосах. Связано это в первую очередь с тем, что диски внутри турбины сильно деформируются во время работы и это сказывается на общей эффективности применения турбины. Хотя сейчас продолжаются технологические поиски, чтобы решить все возникающие проблемы. Сравнительно недавно вопрос о деформации дисков частично был решён с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.

Клапан Тесла

Труба с клапаном Теслы в разрезе

Труба с клапаном Теслы в разрезе

Данный клапан был изобретён Теслой в 1920 году и почему-то многие даже не слышали об этом интересном изобретении. Суть в том, что этот однонаправленный клапан не имеет подвижных частей. Затор в клапане создаётся за счёт того, что основной поток ветвится и его ответвления направляются обратно, что постепенно замедляет основной поток.

Когда газ или жидкость течёт в прямом направлении, они слегка отклоняют и текут как бы по зигзагу, но не находя большого сопротивления. Можете посмотреть это на видео ниже, где для наглядности в поток добавлены шарики:

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.

Что на самом деле изобрел Тесла и в чем он был мистификатором

Ровно 130 лет назад еще никому не известный сербско-американский ученый Никола Тесла разработал устройство, генерирующее и передающее электричество без проводов. Так называемая катушка Тесла — электрический резонансный трансформатор. Радиочастотный генератор для получения высокого напряжения, при низких токах приводящий в действие трансформатор. Катушка работает по принципу электромагнитной индукции: проводник помещается в переменное магнитное поле и генерирует напряжение на проводнике. Тесла устраивал демонстрации, которые теперь можно увидеть на школьных уроках физики, показывающие, как можно использовать катушку для беспроводного зажигания газоразрядных ламп, расположенных на расстоянии до нескольких метров от источника электромагнитного поля.

По моему мнению, именно изобретение высокочастотного трансформатора и привело Теслу к многолетним мечтам о беспроводном электричестве. Ведь катушка Теслы действительно на это способна. Вот только есть ли в этом практический смысл?

Тесла намного опередил свое время. Так говорят многие. Но в целом складывается впечатление, что опережение это произошло в мечтах Теслы, а не в реальных достижениях. Его амбиции выходили за пределы катушки собственного изобретения. Он представлял мир, в котором все человечество могло бы иметь дешевое или даже бесплатное электричество.

Властелин молний, черный маг, повелитель электричества

Мифическая слава Теслы происходит из двух источников. Во-первых, шло грандиозное бизнес-сражение компаний Эдисона (различные устройства на постоянном токе) и Вестингауза (переменный ток). Можно сказать, что на рубеже XIX–XX веков зарождался современный капиталистический рынок, причем именно в США. В ход шли все методы борьбы за экономическое выживание — вплоть до физических фокусов и представлений перед публикой и громких газетных заголовков.

Тесла, судя по всему, был человеком очень мечтательным, с необъятной интуицией и богатой фантазией. Настолько богатой, что, читая отрывки из его многочисленных пресс-конференций и интервью, которые он давал для привлечения новых потоков финансов, можно вообразить Теслу эдаким полумифическим персонажем и техномагом. Однако отличительная черта почти всех его выступлений на публике — недосказанность.

Например, в 1899–1900 годах проводилась исследовательская экспедиция в Колорадо-Спрингс — этот регион славился постоянными и частыми грозами. Тесла со своей командой инженеров исследовал молнии и строил первые экспериментальные установки громадных размеров для получения мощных электрических разрядов, имитирующих молнии (искровой разряд в атмосфере). Именно тогда начала складываться репутация Теслы среди далекого от науки населения США как о «властелине молний», «черном маге электричества» и т. п. Разработав конструкцию большого высокочастотного излучателя, Тесла действительно смог получать напряжения от 12 до 20 млн вольт (по данным разных источников) и токи в тысячи ампер. Это действительно было конструкторским, инженерным достижением. Попутно Тесла подтвердил перспективное применение нескольких замечательных свойств сильных электростатических полей: осаждение тумана, очистка поверхностей от ржавчины, грязи, краски. То есть миллионвольтовые схемы, разработанные Теслой, действительно открывали новые пути исследования микроволновых (высокочастотных) токов.

Однако по приезде из Колорадо в Нью-Йорк была задумана обширная статья для журнала Century, посвященная результатам колорадских экспериментов. Как часто всплывает при изучении биографии Теслы и его трудов, со статьей возникли проблемы. Она больше напоминала философский трактат или научно-фантастический роман, нежели научное сообщение о новых результатах. А надо сказать, многие фантасты начала XX века в своих романах предсказывали будущие технологии.

Второй причиной славы и популярности Теслы является фундаментальное общественное явление. В период между мировыми войнами США уже стали самой сильной мировой державой. Но все относились к американцам как ко вчерашней колонии. Это порождало сильнейший комплекс неполноценности. Особенно худо было с наукой. В Европе наука развивалась многие столетия, даже тысячелетия. По части инженерной работы американцы делали просто чудеса в плодотворных условиях стремительно развивающегося рынка, а вот для научных успехов требовалось зарождение собственной научной школы, традиций и опыта. На все это требовалось значительное время, поэтому политические деятели и стратеги стремились заполучить ученых других стран. Для этого нужен был авторитет, который и пытались заполучить как можно скорее — для этого чрезмерно пиарились достижения (часто необъективные) собственных ученых и инженеров. Не случайно многие историки физики отмечают многочисленные попытки выдвижения Теслы и Эдисона в нобелевские лауреаты, а также серьезное давление на факт признания Плутона планетой, ведь открытие было сделано американским астрономом Персивалем Лоуэллом.

Первый или нет? Какая разница!

Давайте попробуем как можно более объективно оценить труды Николы Теслы и понять, какую важную роль он сыграл во второй мировой промышленной революции начала XX века.

Условно можно разбить трудовую жизнь Теслы на два периода: до пожара в его лаборатории в Нью-Йорке в марте 1895 года и после.

До этого события изобретения Теслы уверенно можно назвать крайне эффективными, полезными и остроумными. Многие достоверно подтверждены патентами и статьями. Здесь очень важно попытаться представить, в каком состоянии пребывало научно-инженерное общество того времени. В XIX веке открытия Эрстеда, Ампера, Ома, Фарадея, Максвелла и других ученых привело многих к четкому осознанию, что за электромагнетизмом будущее. Огромное количество блестящих умов по всему миру было занято исследованием применения электрических и магнитных явлений. Если в одной стране один человек доходил до какого-нибудь технического открытия, то в другой точке земного шара в это же время нечто похожее вполне мог сконструировать другой. Поэтому споры о том, кто был первым, не утихают и по сей день. Хотя почему бы просто не определить, что первыми были несколько людей? Разве это умаляет их заслуги?

Так многократно случалось впоследствии и с наследием Николы Теслы. Например, достоверно известно, что в 1891 году он продемонстрировал на практике применение радиосвязи с помощью передающего устройства с резонанс-трансформатором. Это подтверждает и знаменитая радиоуправляемая модель лодки Теслы. Сложно представить, но еще в конце XIX века человечество увидело дистанционное управление модели катера. Конечно, возникают споры, кто был первым — Тесла или русский физик Александр Попов, создавший радио примерно в то же время.

Также достоверно известно о факте создания Теслой в 1890-х годах «лучевых трубок», питаемых от резонансных трансформаторов его собственной конструкции и испускающих, как теперь они называются, рентгеновские лучи. До сих пор обсуждается вопрос приоритета столь выдающегося открытия, за которое Вильгельм Рентген в 1901 году получил Нобелевскую премию. Однако сам Тесла не претендовал на открытие.

Кроме того, Тесла, будучи сторонником теории существования электроэфирной среды, исследовал возможность создания каналов в эфирной среде, по которым можно было бы передавать огромные электрические импульсы. По всем признакам эта идея опередила свое время почти на полвека. Теперь подобное явление называется плазменным шнуром. Однако никаких свидетельств о каком-либо четком и обоснованном результате Теслы нет, лишь об идее и пробных экспериментах.

То же самое касается и известных домыслов о познании шаровых молний Теслой. На уровне разговоров и интервью упоминаний много. По словам самого Теслы, его не интересовало это понятное ему явление, так как оно являлось побочным атрибутом при создании мощных искровых разрядов, которыми Тесла надеялся передавать электричество без проводов. Тем не менее явление ни тогда, ни сейчас однозначно не объяснено.

12 октября 1887 года — важная дата в карьере Теслы. В этот день он опубликовал строгое научное описание сути явления вращающегося магнитного поля. Это важнейшее открытие способствовало тому, что впоследствии именно в честь Николы Теслы назвали единицу измерения магнитной индукции в международной системе единиц СИ.

Работая на Вестингауза, Тесла запатентовал множество различных применений самых разных многофазных систем переменного тока. До изобретения так называемого асинхронного двигателя переменный ток не находил широкого применения, поскольку не мог использоваться в ранее существовавших электродвигателях, работающих на постоянном токе.

Как русский инженер дал подсказку Тесле

В 1895 году компанией Вестингауза была пущена первая в мире гидроэлектростанция — Ниагарская ГЭС. Не вижу никакой проблемы в том, чтобы признать и ошибки Теслы. На сегодняшний день по всему миру используется трехфазная система тока, которую изобрел в 1890 году русский инженер, один из основоположников электротехники Михаил Осипович Доливо-Добровольский. Тесла же считал наиболее экономичной двухфазную систему.

На выставке 1891 года во Франкфурте-на-Майне Тесла познакомился с изобретением Доливо-Добровольского и, осознав бесспорные преимущества трехфазной системы, отправился обратно в США — переделывать систему Ниагарской ГЭС. Доливо-Добровольский несправедливо забыт на фоне громкой полумифической славы Теслы, поэтому считаю важным его упомянуть. Но этот факт нельзя относить к унизительным по отношению к Тесле, это абсолютно нормальный путь развития изобретений человечества. Таким образом, к заслугам Теслы уверенно можно приписать достаточно быстрое усвоение европейской концепции трехфазной передачи тока и трехфазных электромоторов и построение указанных систем в США.

С 1889 года Никола Тесла приступил к исследованиям токов высокой частоты и высоких напряжений. Как мы говорили в начале, он изобрел первые образцы электромеханических генераторов высоких частот и высокочастотный трансформатор, создав тем самым предпосылки для развития новой отрасли электротехники — техники ВЧ.

В ходе исследований токов высокой частоты Тесла, разумеется, уделял внимание и вопросам техники безопасности. Впоследствии многим исследователям и инженерам крайне пригодился богатый накопленный опыт Теслы в этой очень важной теме. Исследуя вопросы безопасности, Николе Тесле приходилось экспериментировать и с собственным телом, чтобы лучше понять, как переменные токи различной частоты и амплитуды воздействуют на человеческий организм. Им были впервые сформулированы правила при работе с ВЧ-токами, которые применяются и сегодня. Например, Тесла на личном примере убедился, что электрический ток частотой выше 700 Гц безболезненно протекает по поверхности тела и не вредит тканям. Кроме того, инженер разработал первые электротехнические аппараты для медицинских исследований, которые стали популярны во всем мире. Электротерапия используется до сих пор: например, для очищения пор, удаления сыпи и пр. Бактерии, как оказалось, быстро погибают под воздействием электричества, и Тесла первым обнаружил, что таким образом можно легко и просто очищать загрязненные поверхности.

130 лет назад, 10 марта 1891 года, инженер запатентовал надежный способ получения токов «Метод управления дуговыми лампами». Это изобретение очень пригодилось в радиосвязи для устранения помех от шумно работающей дуговой лампы.

О башне Теслы

С 1896 года Тесла, видимо, решил, что главной целью его жизни должна стать идея о беспроводной передаче электричества в любую точку планеты.

Заручившись финансовой поддержкой американского промышленника Джона Моргана, ученый построил огромную башню Ворденклифф, впоследствии ставшую символом мифической стороны жизни Николы Теслы. Это была экспериментальная беспроводная передающая станция, построенная для телекоммуникации по всему миру. Тесла к тому моменту уже доказал, что высокочастотные сигналы могут передаваться без проводов, с помощью катушечных трансформаторов Тесла.

Он получил финансирование на строительство башни, скрыв ее как телекоммуникационную. Дальнейшие эксперименты в этой построенной лаборатории убедили его в том, что можно передавать электроэнергию, если задействовать верхние слои атмосферы. В будущем Тесла планировал сеть башен, охватывающую весь земной шар и получающую удаленный беспроводной доступ к энергии от центральной станции.

Как заявлял Тесла в интервью тех лет, он открыл основные принципы и якобы остается только развивать их коммерчески. К сожалению или к счастью, необузданные фантазии Теслы так и не увидели свет. Во-первых, практически все биографы подтверждают факт испуга Джона Моргана, когда тот узнал о реальных планах Теслы на башню и прекратил финансирование проекта в 1905 году. Промышленник (вне зависимости от конечного успеха проекта) боялся, что если электричество бесплатно будет везде, то рухнет вся система обеспечения энергией населения и производства, от углеводородов до ГЭС и ТЭЦ впоследствии.

Новых инвесторов Тесла найти не сумел — по аналогичным Моргану причинам. И башня осталась заброшенной. Кстати, эта информация очень важна при рассмотрении явления Тунгусского метеорита. К моменту его «падения» башня уже больше двух лет пребывала в бездействии. Этот факт серьезно противоречит теориям о том, что тунгусское диво — дело рук Николы Теслы.

Незавершенная башня была снесена в 1917 году, в разгар Первой мировой войны, так как могла служить, по мнению многих историков того времени, для радиопередачи информации немецкими связистами.

Возможна ли вообще беспроводная передача энергии?

Не умаляя заслуг Николы Теслы в целом, можно предположить, что он не мог полностью понимать природу явлений в своих экспериментах. Как и у любого из первопроходцев на рубеже веков, у него не было в распоряжении достаточной научной базы.

Например, Тесла предлагал создать так называемую стоячую волну огромной длины в грунте, используя Землю как огромный проводник. Мол, это для нас земной шар чрезвычайно велик, а для электромагнитной волны это просто проводник. И с этим не поспорить, но проблема такого гигантского проводника в его неоднородности: слишком много различий в зависимости от состава почвы, влажности и т. д. Зато неизменна одна характеристика — высокое сопротивление. Кроме того, много энергии уйдет на поворот диполей в поляризуемых веществах, перемагничивание доменов, различного рода «паразитных» излучений и т. д. Неоднородность массива Земли неизбежно исказит фронт волны до неузнаваемости, так что КПД такой «беспроводной» передачи энергии очень низок, потери были бы огромны. То же самое и с передачей высокочастотного сигнала по воздуху — потери огромны (вспомните, как быстро затухает сигнал Wi-Fi при удалении от передатчика). Чего уж говорить о передаче на сотни и тысячи километров? Передача электричества по медному проводу неспроста распространена во всем мире — это очень эффективный способ.

Возможно, потратив огромные средства, реально осуществить планы Теслы с помощью огромного количества передающих башен. Но на эти же деньги можно построить атомные или солнечные электростанции, теория и конструкция которых понятны и ясны.

Как показывает практика, ненаправленная беспроводная передача худо-бедно работает на расстоянии в несколько километров.

Тесла, безусловно, толковый инженер, и он попал в струю лавины открытий в области электромагнетизма. Вполне вероятно, убежденно уверовав в идею беспроводного электричества, он сделал ее своей основной целью, для которой, естественно, были нужны большие деньги. В этом ему сильно помогла мистификация, которая и довела общество того и сегодняшнего времени до нездорового преувеличения роли Теслы в технологическом прогрессе.

Тот же Доливо-Добровольский сделал для мировой промышленности гораздо более важную прикладную вещь — трехфазный асинхронный электродвигатель, но много ли кто о нем знает и помнит?

Но значение Теслы все равно велико: он сыграл важнейшую роль в жизни многих изобретателей и ученых как источник вдохновения. Обладая нерядовой фантазией, он действительно косвенно указал на важные открытия последующих десятилетий.

Тесла-мифотворец

Человек, живший почти век назад, едва ли мог на самом деле владеть технологиями, способными удивить современных людей. Все же научно-технический прогресс с тех пор шагнул невероятно далеко. Как только дело доходит до предметных вопросов («При каких условиях?», «Какое КПД?»), магия исчезает. То, что на первый взгляд грозило уничтожить экономику, в крайнем случае превращается в нечто забавное, но бесполезное.

Очень многие свои замыслы Тесла сводил к так называемым каналам распространения энергии, которые по факту являются обычными пробоями воздуха при очень высоких напряжениях из-за лавинной ионизации и возросшей, как следствие, проводимости. Его мечты использовать высокочастотные токи самыми разными способами произошли от того, что он обнаружил, что такими воздух пробивается легче.

Очень многое из того, что приписывают сегодня Тесле, основывается на совпадениях названий, по большинству незнакомых неподготовленному слушателю, но не на использовании собственно его разработок.

Самые популярные мифы, связанные с Теслой, такие как Филадельфийский эксперимент (в котором корабль ВМС США в 1943 году исчез с радаров и появился в другом месте), создание электромобиля в 1931 году, разработка так называемых «лучей смерти» (то есть лазеров и мазеров) и, конечно, Тунгусский феномен, основаны на догадках и домыслах. Так что важно определиться: кто вы и чего хотите от наследия Теслы?

Если вы хотите пищи для фантазии, то мифологическая сторона жизни Теслы — крайне интересное чтение. Но если вы хотите разобраться в его истинном, безусловно богатом наследии, то придется получить техническое образование и читать его публикации, которые остались, причем в солидном количестве. Они написаны на профессиональном техническом инженерном языке. Тогда вы точно почувствуете, что верить можно только фактам и доказательствам, среди которых, безусловно, нет места «по словам очевидцев».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *