Ейнштейн: винаходи та експеримент
В. Я. Френкель, Б. Е. Явелов
магнітострикційні гучномовець
10
Січень 1934 Німецьке патентне відомство за заявкою, поданою 25 квітня
1929 р., видало патент № 590783 на "Пристрій, зокрема, для
звуковідтворювальною системи, у якому зміни електричного струму
внаслідок Магнітострикція викликають рух магнітного тіла ". Одним з
двох авторів винаходу значився доктор Рудольф Гольдшмідт з Берліна, а
інший був записаний так: "доктор Альберт Ейнштейн, раніше проживав в
Берліні; теперішнє місце проживання невідомо ".
Магнітострикція,
як відомо, називають ефект скорочення розмірів магнітних тіл (звичайно є
на увазі ферромагнетики) при їх намагнічуванні. У преамбулі до патентного опису
винахідники пишуть, що силам магнітного стиснення перешкоджає жорсткість
ферромагнетика. Щоб Магнітострикція "примусити працювати" (у даному
випадку привести в коливальний рух дифузор гучномовця), цю
жорсткість треба якось нейтралізувати, компенсувати. Ейнштейн і Гольдшмідт
пропонують три варіанти такої, здавалося б, нерозв'язною завдання.
Рис.
Три варіанти магпітострікціонного гучномовця
Перший
варіант проілюстровано на рис. a. Несучий голку С з дифузором феромагнітний
(залізний) стрижень У угвинчена в міцне U-подібне магнітне ярмо А таким
чином, що стискають стрижень осьові зусилля дуже близькі до критичної
величиною, при якій має місце ейлеровская втрата стійкості - вигинаючи
стрижня в той чи інший бік. На ярмо надіті обмотки D, по яких проходить
електричний струм, модульований звуковим сигналом. Таким чином, чим сильніше
звук, тим сильніше намагнічується і, отже, стискається залізний стрижень
В. Оскільки стержень поставлений на саму межу нестійкості, і ці маленькі
варіації його довжини призводять до значних коливань у вертикальному напрямку;
при цьому прикріплений до середини стрижня дифузор генерує звук.
Під
другому варіанті (рис. б) використовується нестійкість системи стиснута пружина Н --
шток G, що упирається вістрям в лунку S. Модульований звуковим сигналом струм
проходить по обмотці D. Змінна в часі намагніченість залізного стрижня
призводить до невеликим коливанням його довжини, які посилюються за рахунок енергії
втрачає стійкість потужної пружини.
В
третьому варіанті магнітострикційні гучномовця (мал. в) застосована схема
з двома залізними стрижнями B1 і B2, обмотки D яких підключені таким
чином, що, коли намагніченість одного стрижня збільшується,
намагніченість іншого зменшується. Тягами C1 і С2 стрижні з'єднані з
коромислом G, підвішеною на штанзі М і закріпленим розтяжками F до боковинам
магнітного ярма А. Коромисло жорстко пов'язано з дифузором W. Завінчівая гайку Р
на штанзі М, систему переводять у стан нестійкої рівноваги. Завдяки
протівофазному намагнічування стрижнів B1 і B2 струмом звукової частоти їх
деформації також здійснюються в протифазі - один стискається, інший подовжується
(стиснення послаблюється), і коромисло у відповідності зі звуковим сигналом
перекошується, повертаючись щодо точки R. У цьому випадку також за рахунок
використання "прихованої" нестійкості відбувається посилення амплітуди
магнітострикційних коливань.
X.
Мельхер, знайомитися з документами сім'ї Р. Гольдшмідт і розмовляв з його
сином, викладає історію появи цього винаходу в такий спосіб.
Р.
Гольдшмідт (1876-1950) був добрим знайомим Ейнштейна. Відомий фахівець у
галузі електротехніки, він на зорі ери радіо керував роботами по встановленню
першої лінії бездротового телеграфного зв'язку між Європою та Америкою (1914
р.). Їм у 1910 р. була сконструйована і побудована перша в світі придатна для
цілей радіотехніки високочастотна машина на 30 кГц потужністю 12 кВт. Машина
для трансатлантичних передач мала вже потужність 150 кВт. Гольдшмідт був також
автором багатьох винаходів, спрямованих на вдосконалення
звуковідтворювальних пристроїв (головним чином для телефонних апаратів),
високочастотних резонаторів і т.д.
Спільними
друзями Ейнштейна і Гольдшмідт було подружжя Ольга та Бруно Айзнера - відома
співачка і знаменитий у той час піаніст. Ольга Айзнера погано чула - брак
особливо прикрий, якщо врахувати її професію. Гольдшмідт як фахівець з
звуковідтворювальної апаратури взявся їй допомогти. Він вирішив сконструювати
слуховий апарат (роботи по створенню таких апаратів в той час тільки
починалися). У цій діяльності взяв участь і Ейнштейн.
Був
Чи, зрештою, сконструйований діючий слуховий апарат, невідомо.
Як видно з патентного опису, винахідників захопила ідея використання не
знаходилися раніше застосування ефекту Магнітострикція, і вони розробили
описані нами базуються на цьому ефекті гучномовці. Наскільки нам
відомо, це був перший звуковідтворювальною магнітострикційні прилад. Хоча
магнітострикційні слухові апарати поширення не отримали і їхні нинішні
побратими працюють на інших принципах, Магнітострикція з великим успіхом
використовується в ультразвукових випромінювачах, що знаходять застосування у багатьох
галузях промисловості і техніки.
Для
фрау Ольги, як повідомляє Мельхер, планували створити магнітострикційні
слуховий апарат, який використовує явище так званої кісткової провідності,
тобто збудливий звукові коливання не повітряного стовпа у вусі, а
безпосередньо черепних кісток, для чого була потрібна велика потужність.
Видається, що пристрій Ейнштейна-Гольдшмідт цілком відповідало цього
вимогу. Можливо, спільна з Гольдшмідт діяльність не так уже й
випадкова і, займаючись нею, Ейнштейн керувався не тільки бажанням
полегшити долю фрау Айзнера. Здається, що його не могла не зацікавити і
сама технічна задача - адже ми знаємо, що він мав певний досвід у
конструюванні звуковідтворювальних пристроїв.
Автоматична фотокамера
Розмовляючи
на початку 30-х років з Рабіндранат Тагор, Ейнштейн пригадав свої
"щасливі Бернські роки" та розповів, що, працюючи в патентному
бюро, придумав кілька технічних пристроїв, у тому числі чутливий
електрометрії (про нього вже йшлося вище) і прилад, що визначає час експозиції
під час фотозйомки. Тепер такий пристрій називається фотоекспонометра.
Майже
немає сумніву, що принцип дії ейнштейнівської фотоекспонометра був заснований
на фотоелектричні ефекті. І хтозна, можливо, цей винахід було
побічним продуктом роздумів, що завершилися знаменитою статтею 1905
"Про одну евристичної точці зору ...", в якій було введено
уявлення про світлові кванти і з їх допомогою пояснені закономірності
фотоелектричного ефекту.
Цікаво,
що інтерес до пристроїв подібного роду зберігся у Ейнштейна надовго, хоча,
наскільки відомо, фотолюбителів він ніколи не був. Так, його авторитетний
біограф Ф. Франк повідомляє, що десь у другій половині 40-х років Ейнштейн і
один з його найближчих друзів, доктор медицини Г. Буккі, "винайшли механізм
для автоматичного регулювання часу експозиції в залежності від
освітленості "[4, с. 241.
Рис.
Схема фотокамери Буккі-Ейнштейна
а,
в - камера; б - сегмент змінної прозорості
Крім
того, виявляється, що 27 жовтня 1936 Буккі і Ейнштейн отримали
американський патент № 2058562 на фотокамеру, автоматично підлаштовується під
рівень освітленості. Влаштована ця автоматична камера досить просто (рис.
а). В її передній стінці 1, крім об'єктива 2, є ще вікно 3, через
яке світло потрапляє на фотоелемент 4. Електричний струм, що виробляється
фотоелементом, повертає що знаходиться між лінзами об'єктива легкий
(наприклад, целулоїдні) кільцевої сегмент 5, темна так, що прозорість
його плавно змінюється від максимальної на одному кінці до мінімальної на іншому
(мал. б). Як зазначають в описі свого винаходу Буккі і Ейнштейн, блок з
фотоелементом аналогічний відомим конструкціям фотоекспонометра, з тим
відмінністю, що в даному випадку повертається кільцевої сегмент 5, а не
вказує експозицію стрілка. Поворот сегмента тим більше, а, отже,
затемнення об'єктива тим сильніше, чим яскравіше освітлений об'єкт. Таким чином,
будучи раз от'юстірованним, пристрій при будь-якій освітленості саме регулює
кількість світла, що падає на фотоплівку або платівку, що знаходиться в
фокальній площині об'єктива 2.
Але
що робити, якщо фотографу захочеться змінити діафрагму? Для цього винахідники
пропонують трохи ускладнений варіант своєї фотокамери. У цьому варіанті на
її передній стінці 1 встановлюється поворотний диск 6 з набором отворів 7-12
декількох діаметрів. При поворотах диска одне з таких отворів припадає на
об'єктив, а діаметрально протилежне - на вікно фотоелемента. Повертаючи
диск за важіль 13 на фіксовані кути, фотограф одночасно діафрагмірует і
об'єктив і вікно. Таким чином, для різних діафрагм досягається однакове
пропускання світла для об'єктива і для вікна фотоелемента.
Переваги
винаходи очевидні: 1) автоматично регулюється світловий потік, що досягає
фотоплівки або фотопластинки; 2) оскільки використовується фотоелемент,
відсутня небезпека, що після закінчення деякого, нехай тривалого, часу
регулювальне пристрій перестане працювати, як було б, якби для його
харчування використовувалася батарейка (втім, автори не виключають можливості
використання в якості світлочутливого елемента селенових
фоторезистори, приєднаного до зовнішнього джерела струму).
Ми
не володіємо точними відомостями про подальшу долю магнітострикційні
апарату Ейнштейна-Гольдшмідт. Зате точно відомо, що експонометр
Буккі-Ейнштейна у свій час був дуже популярний і навіть використовувався
кінооператорами в Голлівуді.
Тут
варто, мабуть, сказати кілька слів про одного Ейнштейна доктора Буккі
(1880-1965). Він народився в Лейпцігу, там же закінчив медичний факультет
університету. Спочатку в Німеччині, а потім у США він набув популярності як
великий рентгенолог. Буккі був членом багатьох національних і міжнародних
товариств, написав ряд книг по медицині. Крім рентгенівських променів, а Буккі
виявляв жвавий інтерес до терапевтичного використання нових досягнень фізики
і техніки (він один з піонерів УВЧ-прогріву).
Буккі
активно працював і як винахідник. Ще в 1912 р. їм була запропонована і
сконструйована так звана діафрагма Буккі, що підвищує контраст
рентгенівських знімків. Цей пристрій одержав поширення в усьому світі. На
рахунку Буккі безліч інших винаходів, що відносяться до рентгенівської техніки,
фотоапаратам, електровимірювальні прилади і звуковідтворююча
пристроїв. Цікаво, що багато патенти Буккі отримані ним разом з дружиною
і синами.
Є
відомості про те, що Ейнштейн і Буккі міркували над конструкцією висотоміра, а
також винаходили щось на зразок магнітофона. На жаль, більш детальні відомості
про ці роботи відсутні.
Буккі,
як писав Ейнштейн Г. Мюзаму в 1942 р, був його найкращим другом в США. Вони
часто проводили разом літню відпустку і плавали на яхті ейнштейнівської, причому
Буккі доводилося задовольнятися не дуже престижної роллю матроса. Але він
був матросом - хоча і єдиним - на кораблі капітана Ейнштейна!
В
останні дні життя Ейнштейна в квітні 1955 Буккі щодня приходив в
лікарні, де лежав його друг. Він був у нього і ввечері за кілька годин до
смерті великого фізика. За спогадами Буккі, останнє, що він чув від
Ейнштейна, була сумний жарт. "Чому Ви вже йдете?" - Спитав
його Ейнштейн. Буккі відповів, що не хоче його турбувати, що він повинен
відпочити й поспати. На це Ейнштейн з посмішкою відповів: "Але ж в такому
випадку Ваша присутність мені не завадить ".
гірокомпас і індукційна електромагнітна підвіска
З
листування Ейнштейна з Бессо, Зоммерфельд і Планком видно, що протягом
1920-1926 рр.. Ейнштейн часто наїжджав в Кіль. Справ, пов'язаних з теоретичними
дослідженнями, в творця теорії відносності в Кілі - цій столиці
німецького суднобудування, - здавалося б, не було. Чим же він там займався?
Перше
наближення до відповіді на це питання дає лист Ейнштейна М. Бессо,
відправлений у травні 1925 р.: "... веду тихе життя без зовнішніх подій.
Єдині перерви - мої поїздки в Кіль, де потроху освіжають свої
технічні навички ". У Ноймюлене, поблизу Кіля, знаходилась фірма" Аншютц
і Књ "- провідне підприємство з розробки та виробництва морських
гірокомпас та інших гіропріборов. Ім'я її засновника, власника і керівника
Г. Аншютца (1872-1931) часто зустрічається в листуванні Ейнштейна з Зоммерфельд.
Має сенс розповісти про це цікаву людину, який протягом
багатьох років перебував у тісних ділових і дружніх відносинах з Ейнштейном (тим
більше, що мова про нього піде ще й у наступному розділі цієї глави).
Герман
Аншютц народився у відомій мюнхенської сім'ї; "мистецтво і наука стояли біля
його колиски ": його дід був видатним художником, професором Мюнхенській
академії мистецтв, а батько - професором фізики і математики. Аншютц почав свою
діяльність як гуманітарій - ступінь доктора філософії він отримав в 1896 р.
за дослідження, присвячене творчості венеціанських художників епохи
Відродження. Захопившись потім ідеєю про досягнення Північного полюса, він бере участь
в двох полярних експедиціях і на початку 1901 висловлює думку про те, що
дістатися до полюса можна на підводному човні. Виникає проблема: як прокласти
курс - адже всередині сталевий човни магнітний компас не діє, та й поблизу
полюси - теж. І гуманітарій Аншютц береться за вирішення фантастично складної
завдання - за створення гірокомпас.
Ця
робота, чужа його колишнім схильностям і в якійсь мірі випадково зустрілася
на шляху захоплюється Аншютца, стає основною в його житті. Від подальших
полярних подорожей він відмовляється (незабаром Північний полюс був покірний Р.
Пірі), але вперто займається проблемою гірокомпас. Уже в жовтні 1902 р. він
створює першу модель. Про подальші успіхи в цьому напрямку і про першу
випробуваннях гірокомпас на кораблях Аншютц доповідає в Морської академії в Кілі
в 1904 р., а в наступному році, будучи людиною не тільки енергійним, але й
заможним, засновує в Кілі фірму "Аншютц і Књ". Процвітання
фірми багато в чому визначалося виключною обдарованістю її творця, якого
К. Магнус (великий німецький механік, фахівець з гірокомпас) називає геніальним
винахідником.
Цікаво,
що успіху у створенні гірокомпас досяг людина, що починав роботу як
дилетант. Це знаходиться і прекрасному відповідності із зауваженням Ейнштейна про те,
як робляться відкриття: всі знають, що реалізація певної ідеї неможлива, але ось
знаходиться людина, яка цього не знає, і у нього все виходить!
В
результаті енергійних зусиль Аншютца - організатора і винахідника - в середині
10-х років німецький флот, у тому числі і підводний, був оснащений гірокомпас,
що одержали його ім'я. Гіропрібори Аншютца знайшли собі й інші застосування,
наприклад при прокладанні бурових свердловин, будівництво шахт; його гірокомпас був
встановлений на знаменитому дирижаблі "Граф Цепелін". Під час одного
з рейсів дирижабль зробив коло пошани над будинком Аншютца в Мюнхені на знак
визнання заслуг його господаря. До речі сказати, цей будинок Зоммерфельд називав
"незрівнянним храмом мистецтва": Аншютц був відомим колекціонером.
Роботи
Аншютца і його гірокомпас отримали широку популярність не тільки на його батьківщині,
але й за кордоном, зокрема в нашій країні. Про них з високою похвалою відгукувався
академік А. Н. Крилов.
Фірма
Аншютца приносила її засновнику значний дохід, який він використовував для
створення численних фондів, покликаних сприяти вченим і
діячам мистецтва. На його кошти організовувалися виставки, лекції, поїздки
вчених. У важкі часи інфляційні Німеччині початку 20-х років засобами
фонду Аншютца користувався і Ейнштейн.
До
1926 після багаторічних запеклих праць фірмою Аншютца був розроблений і
запущений в серійне виробництво дуже складний і досконалий гіроскопічний
прилад - прецизійний артилерійсько-навігаційний гірокомпас,?? а яким
закріпилася назва "Новий Аншютц" (оскільки на флоті до цього був
популярний інший гірокомпас тієї ж фірми). Це був справді чудовий
прилад, значно перевершував по точності, надійності, стійкості при
качки і строку служби всі інші моделі гірокомпас. Конструкція його була
високо оцінена фахівцями; він мав і чисто комерційний успіх.
В
статтях і книгах по гірокомпас, хоч скільки-небудь що стосуються історії
створення цих чудових приладів, непременіно відзначається той факт, що в
розробці "Нового Аншютца" взяв участь Ейнштейн. Мабуть, з
найбільшою визначеністю висловився з цього приводу один з основоположників
гірокомпасні справи в нашій країні - інженер-контр-адмірал професор Б. І.
Кудревич *, що відзначив, що "Новий Аншютц" - "результат
десятирічної спільної роботи (Г. Аншютца. - Авт.) з професором Ейнштейном ".
Як розповів одному з авторів цієї книги професор І. І. Гуревич, в 30-х
роках на флоті новий навігаційний прилад навіть називали компасом
Ейнштейна-Аншютца (саме в цьому порядку).
*
Кудревич мав інформацію "з перших рук": на початку 1928 р. він
був відряджений до Німеччини, зокрема для ознайомлення з діяльністю фірми
"Аншютц і Књ".
Таким
чином, причина частих візитів Ейнштейна в Кіль ніби не викликає сумнівів
- Він співпрацював з Аншютцем у розробці диво-компаса. Але який був конкретний
внесок Ейнштейна в цю роботу? На жаль, про це мало що відомо. Нам
зустрілося лише одне пряма вказівка, що виходить від вже згадуваного вище К.
Магнуса *: "Центрування кулі, за порадою А. Ейнштейна, з яким Аншютц
був дружний, здійснювалося магнітним способом за допомогою котушки, розташованої
усередині гіросфери ".
*
Особливу достовірність інформації, що надає цьому вказівкою той факт, що Магнус був учнем
М. шулери, одного з основоположників гірокомпасні справи, який у період з
1908 по 1922 р. обіймав керівні посади в фірмі Апшютца.
Про
чому тут йде мова, що це за гіросфера? Тут потрібно хоч трохи розповісти про
конструкції "Нового Аншютца".
Цей
гіроскопічний прилад двухроторний - у ньому механічно пов'язані взаємно
перпендикулярні осі двох обертових зі швидкістю 20 000 об./хв роторів, за
2,3 кг кожен (ці гіроскопние ротори є також роторами дво-, трифазних
асинхронних двигунів змінного струму). Обидва гіроскопа (ротора) поміщені
усередину полою герметичною сфери (тому вона і називається гіросферой), в
якої, крім них, знаходиться ряд інших конструкційних елементів.
При
слові "гіроскоп" більшості з нас, напевно, малюється відоме
пристрій з бистровращающпмся ротором, вісь якого закріплена в кільцях
карданова підвісу. Звичайно, Карданов підвіс, що забезпечує повну ротору
свободу поворотів навколо трьох взаємно перпендикулярних осей, - знахідка
надзвичайно дотепна. Але для морехідного гірокомпас такий підвіс не годиться:
компас повинен місяцями вказувати строго па північ, не збиватися ні при штормах,
ні за прискореннях і зміни курсу судна. Однак точно збалансувати
карданову підвіску ротора неможливо; на гіроскоп завжди будуть діяти
обертальні моменти, під впливом яких вісь ротора буде повертатися навколо
осі, перпендикулярній вектору чинного обертального моменту. Одна з
особливостей гіроскопа полягає в тому, що він інтегрує, накопичує такі
поштовхове відхилення.
Рис.
В
результаті з плином часу вісь ротора (а саме вона-то і є в
гірокомпас аналогом стрілки магнітного компаса) буде повертатися, або, як
кажуть моряки, "йти". Недарма гіроскопісти люблять розповідати
анекдот про те, як на зорі гірокомпасні справи один такий прилад був встановлений
на літаку. Коли що вилетів з Берліна літак приземлився в Голландії,
пілот, виходячи з показань гірокомпас, був упевнений, що він прилетів до
Швейцарію.
В
"Новому Аншютце" карданових кілець немає - гіросфepa діаметром 25 см з
двома гіроскопами (двухгіроскопная система відносно качки незрівнянно
стійкіше одногіроскопной) вільно плаває в рідині, тертя об яку
практично нульове; ззовні вона не стосується ніяких підпірок, стінок і т.д. До
ній навіть не підходять електричні дроти, адже вони здатні передавати
якісь механічні зусилля і моменти. Природно, у читача може
виникнути законне питання: від чого ж в такому випадку "харчуються"
електродвигуни гіроскопів? Знайденого вирішення цієї проблеми ніяк не відмовиш
в дотепності: у гіросфери є виконані з електропровідного матеріалу
"полярні шапки" і "екваторіальний пояс". Проти цих
електродів в рідині знаходяться аналогічні, але нерухомі електроди, до
яких підключені фази електроживлення. Рідина, в якій плаває сфера, --
це вода, в яку додано трохи гліцерину для надання їй антіфрізних
властивостей і кислоти, що робить воду електропровідний. Таким чином, трифазний
ток "подається" в гіросферу прямо через підтримує її рідину, а
потім вже зсередини (по проводах) розлучається до статорні обмотки гіроскопних
двигунів. При цьому, звичайно, доводиться змиритися з деякими "перемішуванням"
фаз у електропровідної рідини.
Вільно
плаваюча в рідині гіросфера, якби ми не знали, що вона начинена
гіроскопами, могла б здатися просто дивом: вона наполегливо і з величезною
точністю встановлюється одним зі своїх діаметрів в напрямку північ-південь (з нанесеним
на неї поділу моряки і визначають цей напрям). Втім, це чудо те саме
чуду "мимовільної" орієнтації магнітної стрілки, так глибоко
що вразив Ейнштейна, за його визнанням, ще в ранньому дитинстві.
Але
як же гіросфера може плавати в підтримувальної рідини в повністю
зануреному і байдужому стані? Для цього ж, відповідно до закону Архімеда,
повинен дотримуватися абсолютно точний баланс між її вагою і вагою витісненого
розчину. Дотримати такий баланс дуже нелегко, але, навіть якщо він і досягнуть,
неминучі в цьому випадку температурні коливання (а отже, і зміни
питомих ваг) обов'язково його порушать. У результаті куля або вирине, або
піде на дно. Крім того, необхідно ще якось сцентріровать гіросферу в горизонтальному
напрямі, не то вона пріткнется до однієї з стінок навколишнього судини і, таким
чином, виявиться вразливою для поштовхів і прискорень, настільки згубних для точності
свідчень.
Саме
на цьому етапі пояснення пристрої "Нового Аншютца" нам нарешті стає
зрозумілою наведена вище фраза Магнуса про конструкторському внесок Ейнштейна в
створення гірокомпас. Ейнштейн придумав, як здійснити центровку гіросфери в
вертикальному та горизонтальному напрямках. Його ідея досить проста.
Рис.
Схема індукційної підвіски Ейнштейна
Поблизу
дна всередину гіросфери поміщається кільцева обмотка, що підключається до однієї з фаз
поданого в кулю змінного струму, сама ж гіросфера оточується ще однієї порожньої
металевої сферою (з прорізами для спостереження за поділками шкали і для
зменшення її закорачівающего дії по відношенню до струмів, що проходить через
рідина).
Створюване
внутрішньої обмоткою гіросфери змінне магнітне поле наводить у навколишньому
її, наприклад алюмінієвої, сфері вихрові струми. Відповідно до закону Ленца, ці струми
прагнуть перешкодити зміни магнітного потоку, що сталося б
при будь-якому зміщення внутрішньої сфери відносно зовнішньої. При цьому відбувається
автоматична стабілізація гіросфери. Якщо вона, наприклад, в результаті
підвищення температури стала тонути (адже питома вага рідини при нагріванні
внаслідок її розширення зменшується), зазор між донними частинами сфер скоротиться,
відразливі сили зростуть (вони обернено пропорційні квадрату ширини
зазору), так що гіросфера по висоті не зміститься, а залишиться на старому місці.
Аналогічним чином стабілізується гіросфера і в горизонтальному напрямку.
Ми
бачимо, що змінне електромагнітне поле ейнштейнівської обмотки центрує і
підтримує гіросферу; воно приймає на себе ту частину її ваги, яка не
скомпенсовано Архімедова виштовхуючі силою. Недарма цю обмотку
конструктори назвали обмоткою "електромагнітного дуття": подібно до того
як повітряна подушка створюється повітрям, що нагнітається вентилятором, так і
електромагнітне підтримування можна образно уявити собі
"видуванням" обмоткою магнітних силових ліній.
В
різних галузях сучасної техніки всі больові широке застосування знаходять
зараз виключають тертя і торкання способи підвіски, при яких підвішуються
об'єкт парить, або, як тепер часто кажуть, левітірует. Існують магнітні,
електростатичні підвіски; велику увагу привертає в наші дні
надпровідних магнітна підвіска (її дія заснована на тому, що
надпровідник "не пускає до себе" магнітне поле), яку вже в
недалекому майбутньому планується використовувати в системах швидкісного наземного
транспорту.
Дивно
було б, якби сучасна техніка обійшла стороною підвіску на вихрових
токах. І дійсно, така підвіска - її тепер прийнято називати
індукційної електромагнітної - використовується. Все ширше застосовують зараз так
звану бестігельную плавку металів і напівпровідників, засновану на тому,
що переплавляє масу утримує змінне електромагнітне поле
що знаходиться під нею котушки (індуктора), по якій проходить змінний струм
високої частоти. Це ж змінне магнітне поле, наводячи потужні вихрові струми,
розплавляє речовина. Таким способом одержують високочисті (адже плавка йде в
вакуумі і розпечений тигель - звичайне джерело забруднень - відсутній)
кремній, германій, алюміній, олово, а також такі тугоплавкі метали та сплави,
тиглі для плавки яких створити неможливо.
З
проникненням левітації в техніку виник і інтерес до систематизації
відповідних пристроїв, до збору наявної з цього питання літератури (поки
ще не надто великою). У 1964 р. в Англії в серії бібліографічних оглядів
по вузлах приладів і пристроїв вийшов один спеціально присвячений магнітним і
електричним підвіскам, в якому зібрана, мабуть, вся що були на той час
інформація з подібних систем, починаючи з доповіді, прочитаного в 1839 р. в
Кембриджі С. Ірншоу, "Про природу молекулярних сил, які керують станом
світлоносного ефіру ", - доповіді, в якому була сформульована знаменита
теорема Ірншоу про неможливість стаціонарної підвіски тіл в постійному
електричному або магнітному полі.
Що
ж говорить нам цей солідний бібліографічний огляд щодо історії
індукційної електромагнітної підвіски? Кого слід вважати її винахідником?
Відповіді на останнє питання огляд не дає. Справа в тому, що вперше така
підвіска була описана в надійшла 2 лютого 1922 в Німецьке патентне
відомство заявці, що виходила, як це часто буває, не від приватної особи, а від
фірми. Однак назва цієї фірми становить для нас чималий інтерес - це
відома нам нільська фірма "Аншютц і Књ" [17, с. +61].
У
нас немає ніяких підстав сумніватися в достовірності повідомлених Магнусом
відомостей про участь Ейнштейна у створенні "Нового Аншютца", а це
означає, що великого теоретика, творця "обох відносності" без
всяких натяжок можна вважати винахідником індукційної електромагнітної
підвіски.
Здається,
що в гіроскопічних пристроях Аншютца перепробувано та втілено чимало
конструкторських ідей Ейнштейна (адже не дарма ж він так часто і протягом багатьох
років відвідував Кіль!). Було б, звичайно, цікаво дізнатися, у чому ще виразилося
його участь. Але проходить час, свідків його роботи в Кілі, мабуть, не
залишилося, і відновити хід подій стає все важче.
В
важкі для Німеччини 20-ті роки з їх нестримною інфляцією та нестабільністю
Ейнштейн був зацікавлений у роботах по гіроскопічним приладів ще й просто
з матеріальних міркувань. Представляється, проте, безсумнівним, що він
отримував задоволення від цієї діяльності. Ідей, причому найоригінальніших, у
нього завжди було більш ніж достатньо, а можливостей для їх реалізації Аншютц міг
надати більше, ніж будь-хто інший. Палкий ентузіаст гіроскопа
мав у своєму розпорядженні достатніми коштами, прекрасним устаткуванням і
висококваліфікованими інженерами, щоб спробувати здійснити абсолютно
несподівані і нешаблонних конструктивні рішення.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.metodolog.ru/
