вернёмся в библиотеку?
«Наука и техника» 1930 год №21


ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ ПО РАДИО

Радиовещание в наши дни по праву завоевало себе прочное и видное место среди прочих средств культурного общения. Сотни тысяч всевозможных антенн ежедневно улавливают электромагнитную энергию радиоволн, излучаемую радиостанциями. Приемные антенны, воспринимая колебания эфира, так или иначе передают колебания мембранам телефонов.

Любопытно отметить, что телефоны, употребляемые радиослушателями, для вполне хорошей слышимости требуют мощности, измеряемой микроваттами, т. е. миллионными долями ватта. Как ничтожно мала эта мощность, можно себе представить, если допустить, что она потребляется в течение года непрерывно круглые сутки; тогда в конце года стоимость затраченной электроэнергии по цене Электротока не превысит сотой доли копейки. Следовательно, если бы эта мощность потреблялась непрерывно в течение ста лет и если бы нам пришлось оплатить счета Электротока, они были бы на сумму всего лишь — 1 коп.

Насколько мала мощность, требуемая телефоном, можно судить по тому незначительному напряжению, которое достаточно приложить к обмотке телефона, чтобы он уже отозвался. Насколько же мало, в свою очередь, это напряжение, можно заключить из известного всем способа проверки телефона „на язык". При этом способе концы штепселей наушников прикладываются к кончику языка; в момент прикосновения в телефонах наушников, если они вполне исправны, слышится треск. Точно так же треск можно услышать при касании штепселями каких-либо разных, достаточно больших по размерам, металлических предметов. Тот и другой способы дают представление о крайне высокой чувствительности телефонов и о незначительной мощности для их возбуждения.

Рис. 1.

Если теперь сравнить мощности, выбрасываемые радиостанциями в эфир, с мощностями, нужными для возбуждения столь чутких приемных приборов, как телефоны, то станет очевидной некоторая несоразмерность величин этих мощностей. Выбрав для примера радиостанцию с излучаемой мощностью в 20 киловатт, попробуем хотя бы очень приближенно подсчитать, какая часть этой энергии, улавливаясь антеннами, полезно расходуется на возбуждение телефонов детекторных приемников или на изменение заряда сетки катодных ламп ламповых приемников. Взятая для примера мощность радиостанции в 20 киловатт приблизительно соответствует мощности Ленинградской радиовещательной станции НКП и Т. Для простоты нашего подсчет примем, что ламповый приемник забирает из эфира полезно расходуемую энергию, по величине равную той, которую берет детекторный приемник для телефона.

Ошибка от этого допущения будет сравнительно невелика. Если теперь учесть все принимающие нашу станцию радиоприемники, где бы они ни находились, считая и приемники радиозайцев, и принять число телефонов детекторных приемников и число ламповых приемников округленно, пожалуй с некоторым преувеличением (так как надежный детекторный прием возможен только на 100 км), равным одному миллиону, то можно подсчитать ту полезную мощность, которая берется из эфира. После простого подсчета мощность эта для всего взятого числа приемников оказывается равной всего только 10 ваттам, т. е. меньше мощности одной 10-свечной электрической лампы. Если эту мощность отнести к мощности, излучаемой нашей станцией, то отношение это можно выразить очень мизерным числом, а именно пятью десятитысячными долями (0,0005) единицы.

Рис. 2.

Таким образом коэфициент полезного действия для этого случая передачи энергии по эфиру, выраженный в процентах, окажется лишь 0,05 %. Здесь правда играют некоторую роль также несовершенства наших приемных устройств. Приведенное число, несмотря на свою незначительность, все же надо считать, несколько преувеличенным, так как выше мы допустили ошибку, приравняв энергию лампового приемника, потребляемую им из эфира, мощности, нужной телефону детекторного приемника. На самом же деле эта энергия будет несколько меньше, следовательно и вся полезная мощность будет не 10 ватт, а тоже несколько меньше, т. е. в свою очередь меньше же окажется в процентах, окажется лишь 0,05 о/о. Здесь правда играют некоторую роль также несовершенства наших приемных устройств. Приведенное число, несмотря на свою незначительность, все же надо считать, несколько преувеличенным, так как выше мы допустили ошибку, приравняв энергию лампового приемника, потребляемую им из эфира, мощности, нужной телефону детекторного приемника. На самом же деле эта энергия будет несколько меньше, следовательно и вся полезная мощность будет не 10 ватт, а тоже несколько меньше, т. е. в свою очередь меньше же окажется и коэфициент полезного действия.

Но найденная только что величина покажется астрономической, если мы захотим ее сравнить с коэфициентом полезного действия радиотелеграфной передачи, когда имеется лишь один приемник, т. е. когда из одного пункта посылаются радиосигналы, предназначенные только для какой-нибудь одной приемной радиостанции, например в случае передачи радиограммы из Москвы хотя бы в Ленинград. Для подсчета примем мощность передающей станции так же, как и в первом случае, мощностью в 20 киловатт и если теперь допустить, что приемная станция от этой отправленной мощности сможет полезно использовать лишь 10 микроватт, т. е. десять миллионных долей ватта, то коэфициент полезного действия получатся несравненно ниже, чем в первом случае, когда мы имели дело с широковещанием. В процентах он выразится теперь пятью, деленными на единицу с восемью нулями, т. е. 0,00000005 %. Если теперь сравнить эту цифру с коэфициентом полезного действия передачи электроэнергии по проводам, то она будет в миллиарды раз меньше этого последнего.

Таким образом в первом случае, т. е. при радиовещании, в мировом пространстве рассеивается и следовательно пропадает бесполезно 99,95%. Во втором случае, т. е. при телеграфной радиопередаче, эта цифра значительно больше и может быть выражена курьезным числом 99,99999995%. Правда и эта цифра окажется несколько преуменьшенной, если учесть, что телеграфный прием производится на ламповый приемник, забирающий из эфира энергии меньше, чем приемник детекторный, для которого выведено приведенное выше число.

Из данных цифр видно, насколько с одной стороны несовершенны еще известные нам способы передачи энергии по эфиру и с другой стороны, какая ничтожная мощность могла бы обеспечить радиослушателям четкий прием радиопрограмм. Одна из задач самого ближайшего времени, ставшая перед техникой, это — задача увеличения коэфициента полезного действия передачи электро-магнитной энергии по эфиру.

Путь к решению поставленной задачи это — несомненно переход на короткие волны и в некоторых случаях на ориентированную (направленную) радиопередачу, так как здесь безусловно уменьшится рассеяние энергии в мировое пространство.

Правда в настоящее время радио, как средство связи, конечно уже в высокой степени удовлетворяет нашим запросам, но говорить о передаче силовой энергии по эфиру современными методами преждевременно. Хотя интересное явление самопроизвольного горения электрических лампочек которое можно наблюдать около мощных радиостанций и может показаться осуществлением идеи передачи энергии по радио, оно тем не менее представляет собой непосредственную индукцию и пропадает при небольшом уже удалении от станции. Не будучи таким образом радиоявлением, оно все же достаточно любопытно и потому стоит задержаться на условиях его возникновения,

Представим себе в непосредственной близости от радиостанции расположенными 2 электрические лампочки АА, включенные параллельно и зажигающиеся обычно от одного выключателя К (рис. 1).

Отключённые от сети лампы образуют замкнутую цепь показанную на рисунке стрелками и обведенную пунктиром. Контур этой цепи пронизывается магнитным потоком, рожденным станцией, и в нем появляется электродвижущая сила, которая и создает ток, накаливающий нити ламп. Накал обычно бывает не полный, — лампы горят красным светом. Установленные поодиночке лампы конечно не горят совсем, так как в этом случае нет цепи, через которую мог бы замкнуться индуктируемый ток, что видно из рисунка № 2.

Такой случай можно было наблюдать в Ленинграде в помещениях, расположенных рядом с одной из радиостанций, где часть ламп, присоединенных параллельно, во время работы станции продолжала гореть, несмотря на то, что они были отключены от сети выключателем. Потушить пару таких ламп можно выкручиванием одной лампы.

Применение такого способа передачи энергии практически никакого смысла не имеет, так как уже на расстоянии в несколько десятков метров от станции явление это пропадает. Кроме того, коэффициент полезного действия передачи здесь не больше приведенных ранее величин, т. в. практически равнялся бы нулю.

Нужно заметить, что передача энергии посредством магнитной индукции производится в трансформаторах, где она имеет смысл, так как там обмотки находятся в самой непосредственной близости друг с другом и потому коэфициент полезного действия здесь достигает 98%.

Для передачи силовой энергии по эфиру на сравнительно большие расстояния несомненно будут приняты методы радиопередачи, а не непосредственной индукции, но в каком-то новом техническом оформлении.

Решение проблемы передачи силовой энергии по эфиру без проводов несомненно даст миллионы рублей экономии, так как не надо будет тратиться на дорого стоящие линии передачи, и позволит подавать энергию движущимся потребителям (судам, аэропланам). Кроме того стихийные бедствия (гололедица, ураган, обвалы, оползни) уже не будут влиять на работу передачи. Все повреждения при таких установках будут локализированы, т. е. сосредоточены во вполне определенных местах, находящихся всегда под наблюдением.

В настоящее же время эта проблема, несмотря на некоторые работы в этой области, далеко не разрешена и здесь открывается широкое поле для работы научной и технический мысли.

Н.О.