20000331 Разработка экологически чистых микроволновых источников энергии на основе диэлектрических резонаторов (тезисы на 4-ю конференцию в МГГУ) (н/п)

Студент Полищук С.Е.
Научный руководитель Кушелев А.Ю.
МГТУ им. Н.Э. Баумана

Цель исследований заключается в создании микроволнового источника энергии. Ее достижение основано на системе гипотез о кристаллоподобной структуре вакуума, названной нами наномиром. Под наномиром мы понимаем гипотетический носитель электромагнитных колебаний, линейные размеры элементов которого составляют 10^-35 м. Термины "структура вакуума" и "наномир" используются нами как синонимы.

Наномир обладает внутренней энергией. Ее концентрация составляет 10¹¹⁴ Дж/м³, что превышает концентрацию энергии в кубометре ядерного топлива на 93 - 96 порядков.

Предполагается, что внутреннюю энергию наномира можно преобразовать в энергию СВЧ-колебаний с помощью высокодобротных проводящих и диэлектрических резонаторов специальной формы. Такие резонаторы были впервые разработаны в лаборатории "Наномир". Среди них можно отметить плоскогранные и кривогранные фигуры с осевой симметрией. Характерным представителем первой группы является прецизионная бриллиантовая огранка, второй группы - сфера, промодулированная винтовой спиралью. Общей особенностью этих форм является формирование системы стоячих электромагнитных волн, сдвинутых друг относительно друга по фазе. Предполагается, что такой сдвиг фаз позволяет создать градиент внутренней энергии наномира. В пучностях часть энергии вращения элементов наномира преобразовалась в энергию их колебаний. Следовательно, уровень внутренней энергии в окрестности пучности - ниже среднего. В области узлов, напротив, энергия вращения превышает средний уровень. Расположив узлы одной стоячей волны против пучностей другой стоячей волны, мы создаем условия для выравнивания скоростей вращения элементов наномира. В результате выравнивания часть энергии вращения преобразуется в колебания.

Основная трудность создания преобразователя энергии заключается в том, что в каждом цикле колебаний прирост энергии составляет примерно тысячную долю процента от запасенной резонатором электромагнитной энергии. В проведенных нами экспериментах, схемы которых изображены на рис. 1 и 2, исследуемые резонаторы возбуждались с помощью генератора качающейся частоты (ГКЧ). При этом анализировался сигнал-отклик. Процессы в резонаторе носили затухающий характер, т.к. потери энергии превышали ее прирост.

Рис. 1	Рис. 2

Снижение потерь ниже критического значения в 0.001%, что соответствует добротности резонатора свыше 100 000, должно изменить характер процесса на незатухающий. Предполагается, что тогда резонатор станет преобразователем энергии наномира в энергию электромагнитных колебаний.

Эксперименты показали, что добротность зависит от качества поверхности и степени симметрии резонатора. Добротность может быть увеличена за счет снижения потерь энергии в материале и на излучение. Потери энергии в материале могут быть уменьшены за счет снижения температуры резонатора. Это достигалось, например, при охлаждении резонаторов жидким азотом. Потери на излучение могут быть уменьшены за счет увеличения угловой и линейной точности изготовления резонаторов. Мы рассчитываем снизить потери энергии до 0.001% путем достижения угловой точности изготовления резонаторов в пределах 1…10 угловых секунд, а линейной - 0.1…10 микрон при размерах изделий, равных нескольким десяткам миллиметров. Из-за технических трудностей, связанных с выполнением изложенных требований, в проведенных экспериментальных исследованиях снизить потери энергии до 0.001% пока не удалось, но решение данных проблем может дать ключ к получению принципиально новых экологически чистых источников энергии.

Для примера в таблице №1 представлены некоторые результаты измерений резонансных свойств линз из лейкосапфира в диапазонах 8 мм и 3 см при температуре 293 К.

Таблица №1

В процессе исследований в лаборатории "Наномир" также получен ряд промежуточных результатов, имеющих прикладное значение.

Создано оборудование для производства новых видов диэлектрических резонаторов, отличающихся от дисковых и сферических повышенной селективностью и возможностью большей перестройки по частоте.

Среди новых видов диэлектрических резонаторов были обнаружены вращающие поляризацию, что позволяет использовать на спутниках связи одну антенную систему вместо двух, совмещая в одно время прием и передачу непрерывных сигналов на одной частоте, но с разной поляризацией. Это позволяет уменьшить массу антенной системы спутника на 50%.

Обнаружена возможность замены дорогостоящих резонаторов, изготавливаемых на токарных станках (цилиндры, цельные шары), на дешевые аналоги другой формы (шаровые слои, линзы). Итерационная технология (самопроизвольное повышение точности в процессе обработки), применявшаяся ранее только для создания плоских и сферических поверхностей, оказалась применима для изготовления более широкого класса форм, пригодных для создания микроволновых генераторов. Нам, в частности, удалось с высокой точностью воспроизвести формы (эллипсоид с многозаходной спиралью, эллипсоид со встречными многозаходными спиралями, напоминающими огранку), которые ранее считались относящимися к области искусства и изготавливались "на глазок".

Таким образом, в лаборатории "Наномир" получены прикладные результаты, которые могут быть использованы уже в настоящее время. Возможно, проделанная работа приблизила нас к достижению главной цели - созданию экологически чистого микроволнового источника энергии.

http://ftp.decsy.ru/nanoworld/index.htm