Как советские партизаны заряжали рации от костра?

engineering_ru — 02.12.2022

Пост с таким заголовком разместил у себя блоггер мастерок:https://masterok.livejournal.com/7006713.html?thread=228365305#t228365305

Я почитал и как-то возбудился, написал свой комментарий:

«Конструкция работы Пелтье от костра нереальна.
Современные Пелтье на основе легированного висмута припаяны друг к другу, и от высокой температуры дна котелка развалятся. Сварные термопары выдержат жар дна, но у них крайне малая эффективность.
В 90-е годы, на даче не было электричества.
Решил сделать термо генератор.
На работе был блок с мощными Пелтье, дно с охлаждением водой.
Собрал конструкцию, вода 15 градусов от водопровода, самотком.
На верхнюю часть ставлю электрический утюг.
Припой на элементах Пелтье начинает плавится. Мощность с блока 4 Вт.
Утюг 1000Вт, допустим при всех переходных термосопротивлениях 200 Вт.
И это Пелтье 70-80 х годов с военного завода в Ленинграде.

Сейчас получше, но я покупал в Митино. Китайские.
Судя по характеристикам, это брак с производства, который они выдают за новые, кондиционные изделия.

Была книжка, достаточно древняя, и там предсказывалось. что Пелтье заменит бытовые холодильники.
Кроме как автомобильных, других не видно.

Пелтье хороши для охлаждения матриц фотоаппаратов для нужд астрономии.»

Народ  от моего комментария так же возбудился и дал ссылки на современные  устройства, использующие эффект преобразования тепла напрямую в электрический ток.

Моя мысль был в том, что в середине 1940-х годов сделать такое устройство было нереально. Сейчас да, возможно, но стоимость данного «девайса» будут весьма приличной. Я даже позвонил на производство и спросил про стоимость элемента Пелтье, которое они выпускают, с разницей горячего и холодного спая в 300-400 градусов Цельсия. Это просто пластина. А её ещё надо встроить в котелок, подключить к преобразователю напряжения и т.д.

Одна пластина стоила больше 100 000 руб.

Вся эта история была в начале 2021 года.

Недавно в разговоре с коллегой по работе всплыла эта тема и я решил узнать: откуда появилась в тексте эта картинка, которую приводят все, кто пишет про партизан.

Скорее всего из какой-то книги, но я нашёл самое раннее изображение с сайта: 

Книга Бух дер Синергия, на немецком языке, перевод? Джаниса Азиза Хаммаса, октябрь 2013 г.

Гугл переводчик перевёл на русский весьма неплохо. Вот глава из книги, в которой описываются вопросы преобразования тепловой энергии в электрическую:

В 1892 г. появляется термобатарея немецкого инженера Гюльхера , состоящая из комбинации никеля и сурьмяно-цинкового сплава (DRP № 44140; ср. US № 472,261, подана в 1891 г. ). В течение многих лет Гюльхер пытался усовершенствовать его, чтобы его можно было использовать для выработки электроэнергии в гальванической промышленности.

По данным товарищества с ограниченной ответственностью Julius Pintsch , которое производит устройство (но только в течение года?) и представляет его на торговой выставке в Берлине, новая термобатарея характеризуется, прежде всего, исключительной долговечностью, высокой производительностью, дешевой эксплуатацией и простотой. умение обращаться. Он производится в трех размерах и, как говорят, имеет в три раза большую эффективность, чем все другие термобатареи.

При среднем давлении газа колонна № 1, состоящая из 26 элементов, выдает электродвижущую силу (сегодня: напряжение) 1,5 В при среднем расходе газа 70 л/ч. Имеет. Колонка №2, состоящая из 50 элементов, обеспечивает подачу 3,0 В (130 л/ч), а колонна №3, состоящая из 66 элементов, подает 4,0 В (170 л/ч). Исходя из цен на газ в Берлине в то время, эксплуатационные расходы составляли от 1,2 до 2,5 пфеннигов в час.

Примерно в 1900 году термобатареи Гюльхера, похоже, были популярным выбором. Университет Лехай в Пенсильвании, например, в 1905 году хвастался тем , что в его новой электрометаллургической лаборатории есть термобатарея Гюльхера и три термобатареи Скотта для мелких работ. О последнем пока ничего не известно.

Фотография промышленной термобатареи настенного монтажа, показанная здесь, взята из журнала English Mechanic , сентябрь 1898 года .

Удобное устройство работает на газе с подачей газа через центральное соединение внизу. Клеммы токового выхода можно увидеть слева от этого. Считается, что охлаждение происходит за счет конвекции и излучения от цилиндрической внешней поверхности, поскольку нет видимых ребер или признаков водяного охлаждения.

Производитель не назван, но упоминание о том, что термобатарея может быть поставлена ​​«любым уважаемым электриком», указывает на то, что в то время она должна была иметь некоторый коммерческий успех. Ведь самая большая модель достигает 2,5 А при 8,5 В, что соответствует мощности 21 Вт.

Несмотря на множество преимуществ, термобатареи не всегда успешны из-за их низкой общей эффективности. Даже относительно небольшой паровой двигатель, который в то время имелся уже почти на каждом коммерческом предприятии, может вырабатывать значительно больше электроэнергии с большей эффективностью от динамо-машины Сименса, подключенной к машине.

По крайней мере, что касается производства электроэнергии, тепловые генераторы изначально исчезли из мира техники и из памяти инженеров в начале 20 века . С другой стороны, термоэлектрические пирометры производились берлинской компанией Siemens and Halske AG примерно с 1900 года .

Некоторые из немногих следов этого периода можно найти в патенте 1905 года японца Кинзо Ямамото , который имеет безошибочное сходство с термобатареей Ноэ (см. выше). Материал P состоит из висмута (12,0%), сурьмы (48,0%) и цинка (36,8%), электрическое соединение состоит из никеля.

Единственное, что известно о застройке, которая может быть точной копией Столпа Ноэ, это то, что он был разрушен во время землетрясения в Токио в 1923 году . Последующие работы по термоэлектричеству, как говорят, снова начались в Японии в 1955 году .

Другой патент принадлежит Адольфу Риттерсхауссену (911 446 долларов США, подан в 1908 г., выдан в 1909 г.), о котором я пока не нашел никаких подробностей.

Один из великих пионеров холодильной техники, немец Эдмунд Альтенкирх , писал в 1909 и 1912 годах как частный ученый-самоучка, работы «О полезном действии термобатареи» и «Электротермическое охлаждение и обратимый электрический нагрев» с важные и сегодня утверждения о технической эффективности рассматриваемых процессов.

Альтенкирх первым использовал модель с постоянными свойствами для определения максимальной эффективности термоэлектрического элемента при полной оптимизации конструкции и условий эксплуатации. Сравнивая свои результаты с эффективностью цикла Карно, Альтенкирх называет термобатарею «довольно несовершенной термодинамической машиной».

В 1918 году Альтенкирх также изобретает тепловой трансформатор, абсорбционный тепловой насос, работающий в обратном направлении, в котором охлаждающая вода из промышленных процессов с температурой 60–80 ° C используется для нагрева около 40% до более чем 100 ° C и снова обрабатывает пар из нее. генерировать. Подробнее о такой технологии можно узнать выше в разделе рекуперации тепла .

В качестве отрывка из своей берлинской диссертации Вернер Хакен опубликовал «Вклад в изучение термоэлектрических свойств металлических сплавов» в 1910 году, в котором представил коэффициент Зеебека и электропроводность многих элементов, сплавов и соединений. Он определяет сплавы Sb 2 Te 3 , Bi 2 Te 3 , Bi 0,9 , Sb 0,1 , SnTe и CuNi как хорошие термоэлектрические материалы и даже исследует PbTe.

Коэффициент Зеебека материала является мерой величины индуцированного термоэлектрического напряжения в зависимости от разницы температур в этом материале и имеет размерность Вольт/Кельвин (чаще: мкВ/К). Термин также появляется в более поздней литературе как термоЭДС , термоЭДС и термоэлектрическая чувствительность . Использование материалов с высоким коэффициентом Зеебека является одним из многих важных факторов эффективной работы термоэлектрических генераторов и термоэлектрических охладителей.

Говорят, что во время Первой мировой войны русские солдаты использовали термопары вместо батареек. Более подробно об этом пока узнать не удалось.

Поскольку электрификация в Великобритании идет довольно медленно по сравнению с другими европейскими странами, термоэлектрические устройства используются дольше — возить свинцово-кислотные аккумуляторы в город каждый раз для зарядки тоже не совсем удобно.

Изображенное устройство с ироничным названием Thermattaix , датируемое примерно 1925 годом , выставлено в Музее науки в Лондоне. Вольтметр на передней панели показывает диапазон от 0 до 10 В, подходящий диапазон напряжения для зарядки аккумуляторов, питающих, например, 6,3-вольтовые лампы радиоприемников. Кнопка внизу, вероятно, регулирует подачу газа.

Похоже, что это устройство было разработано для зарядки свинцово-кислотных аккумуляторов, а не для непосредственного питания радиоприемника. Это имело бы смысл, поскольку колебания выходного напряжения мало влияют на аккумуляторы, но плохо влияют на провода ламп.

Во всяком случае, в рекламе Thermattaix, появившейся в журнале Amateur Wireless в апреле 1929 года, утверждалось, что радио может работать на газе, бензине или паре. Среди клиентов будут газовые компании, ВВС Италии, известные архитекторы и крупные охотничьи экспедиции в Африке и Индии.

В 1925 году некий Натан Х. Адамс из Скенектади, штат Нью-Йорк, передав свое изобретение компании General Electric Co. , зарегистрировал термоэлектрический генератор, о котором больше ничего не известно (US № 1618744, издан в 1927 году ).

В США компания Milwaukee Gas Specialty Co. (сегодня: BASO), существующая с 1914 г., кажется особенно активной в это время — по крайней мере, в том, что касается регистрации патентов (например, US № 2 114 446, подана в 1935 г. , выдана в 1938 г. , № 2 132 057, 1935/1938, № 2 276 909, 1938/1942, № 2 305 585 , 1939/1942 ), инновации, связанные с использованием термоэлектрических материалов для контроля, защиты и управления горелками котлов или аналогичный .аффект. Еще одна компания с сопоставимым портфелем патентов — Cons Gas Electric Light And Po .(например, США № 2 164 694, 1934/1939 ; № 2 217 785 , 1937/1940 ; № 2 400 384 , 1941/1946 ) .

В 1930 -х годах в Великобритании компания Cardiff Gas Light & Coke Co.  продавала машины, работающие на газе, которые, кажется, не имеют названия, но также предлагаются для питания радиоприемников.

Термоэлектрические генераторы содержат ряд термопар, которые подают 2 В / 0,5 А для трубок и 120 В / 10 мА для HT (высокое напряжение?). Буду рад получить более подробную информацию.

Во время и после мировых войн термоэлектричество снова активно изучается, особенно как технология охлаждения и производства электроэнергии в военных и гражданских целях. Политическое и экономическое значение таких устройств затрудняет прогресс, особенно обмен публикациями между странами Восточной Европы и Запада.

Ранние ТЭГ широко использовались для получения энергии для электрического освещения, электроосаждения, гальваники и зарядки вторичных аккумуляторов, а также для телеграфных и полиграфических целей. Однако по сравнению с динамо-электрическими машинами стоимость электроэнергии, вырабатываемой этими устройствами, в два-четыре раза выше.

Эммет Ф. Сарвер из Вичии, штат Канзас, подал заявку на патент охлаждаемой радиационной термопары в 1942 г. (US № 2 416 775, выдан в 1947 г. ). Термоэлектрический прибор с чрезвычайной чувствительностью имеет основную задачу регистрации температуры лучистого тепла или температуры световых лучей в видимом спектре. Под названием «Термоэлектрическое устройство, генерирующее ток» он регистрирует в 1943 г. еще одно устройство, преимущественно генерирующее электрический ток (US № 2425647, выданный в 1947 г. ). Пока ничего не найдено о реализации.

Настоящий ренессанс термоэлектричества пришелся на 1940 -е годы в виде российского термогенератора ТГК 3 , установленного на керосиновой лампе. В то время как пламя на одном полюсе термопары обеспечивает температуру около 570°C, кольцо охлаждающих ребер обеспечивает температуру холодного полюса около 90°C.

Комбинация металлов ТГК 3, тысячи которых производились еще во время Великой Отечественной войны, состоит из константана (сплав 50 % меди и 50 % никеля) и сурьмяно-цинкового (SbZn, 66,6 % сурьмы и 33,3 % цинка). . Элементы достигают эффективности 2-4% по сравнению с менее чем 0,1% для металлических термопар, что делает устройства чрезвычайно практичным

С генератором хотя бы электричество для радио есть даже в труднопроходимых, часто почти безлюдных районах Советского Союза, например в Сибири. Мало что известно о мощности устройства, но, вероятно, она находится в пределах 2-4 Вт .

В то время, когда эта лампа используется, Советский Союз вводит в свой пятилетний план термоэлектрическую энергетику для более эффективного использования внутренних ресурсов. Специально для холодных районов страны, теплота сгорания которых исходит от дров, бензина или керосина, разрабатываются соответствующие генераторы мощностью 200—500 Вт .

Под прозвищем «партизанские столовые» кастрюли также использовались на российской стороне примерно с 1940 года во время войны , которые подвешивались над открытым огнем и имели «розетку» для конспиративного радио. На его нижней стороне установлены пары термоэлектрических элементов из цинка-сурьмы (полупроводник соединения ZnSb) и константана (сплав CuNi). Мы не столкнемся с этой технологией снова, пока не пройдет добрых 60 лет (см. ниже).

Этот вклад в развитие термоэлектричества восходит, прежде всего, к советскому физику Абраму Федоровичу Иоффе из Санкт-Петербурга, который еще в 1929 году написал книгу «Термоэлектрическое охлаждение полупроводников» («Термоэлектрическое охлаждение полупроводников») , в которой показал, что термоэлектрические полупроводниковые материалы более эффективная банка в виде металлических термопар. Позже эта книга стала известна как «Библия термоэлектрических полупроводников».

В 1949 году Иоффе разработал современную теорию термоэлектричества с концепцией коэффициента полезного действия ZT (или значение ZT = коэффициент термоэлектрической добротности), кульминацией которого стали его классические тексты 1956 года о полупроводниковых термопарах и термоэлектрическом охлаждении. Значение ZT показывает, насколько эффективно материал преобразует тепло в электричество. Он зависит от коэффициента Зеебека S, характерного для каждого соединения, теплопроводности k (каппа) и электропроводности o (сигма) и рассчитывается по формуле S 2 o/k. Целью практической реализации является оценка 1,0 и выше.

В 1953 году Академия наук СССР представила термоэлектрический холодильник с 10-литровым холодильным отделением, а в 1955 году совместно с Ленинградским технологическим институтом холодильной промышленности была создана модель 55-литрового бытового холодильника.

Исследования и разработки Иоффе в конце 1950 -х и начале 1960 -х годов привели к созданию некоторых из первых коммерческих термоэлектрических устройств для производства электроэнергии и охлаждения. В 1950 -х снова выпускали ТГК-3 для работы с радио. Ученый также одним из первых выступил за использование сплавов для снижения теплопроводности за счет точечных дефектов решетки. Используемые материалы с высокими термоэлектрическими характеристиками обычно представляют собой сильно легированные полупроводники; наиболее известными из них являются теллуриды сурьмы, висмута и свинца.

Кстати, продукцию, основанную на работах Абрама Иоффе и его научно-исследовательского института, предлагает компания « Криотерм», основанная в 1992 году и базирующаяся в Санкт-Петербурге , которая разрабатывает ТЭГ и сопутствующие подсистемы, в частности, для нужд армии и аэрокосмической промышленности.

И на Западе снова выводят почти забытую технологию. Здесь оживляются исследования в области термоэлектричества в связи с развитием военных технологий, космонавтики, новых технологий энергетики и охлаждения.

Одним из первых пионеров термоэлектричества в США является Мария Терезия Телкес , которая сконструировала свой первый солнечный генератор термопар еще в 1947 году и впоследствии стала известна как «Королева Солнца». Я подробно сообщаю об их экспериментах с солнечными плитами и т. д., которые проводились в Массачусетском технологическом институте с 1939 года, в главе, посвященной истории солнечной энергии (sd).

В 1930 -х годах Телкес опубликовал исследование материалов Pb S и Zn Sb, которые Зеебек уже наблюдал более века назад. Она называет эти материалы лучшей парой для термоэлектрического преобразования энергии.

В 1939 году она подала заявку на патент под названием «Способ сборки термоэлектрических генераторов», в котором компания Westinghouse Electric & Manufacturing Co. была названа владельцем (US № 2,289,152, выдан в 1942 г.), термоэлектрические генераторы 5%. Кроме того, она также может продемонстрировать охлаждение температуры окружающей среды ниже 0ºC, когда в 1953 году строит первый ТЭ-холодильник, основанный на принципах полупроводникового термоэлектричества .

Другие патенты этих десятилетий — и это лишь небольшая выборка — часто исходят от отдельных изобретателей, таких как Эдгар Андервуд из Гэри, штат Индиана (Средства для термического производства электроэнергии, США № 2 015 610, подана в 1932 г., выдана в 1935 г.), которые, по-видимому, так и не получили шанс реализовать свои устройства.

Кроме того, также можно найти целый ряд компаний, которые сделали соответствующие регистрации. Их названия и перечисление их запатентованных инноваций предназначены для поощрения дальнейших исследований, потому что я вполне могу себе представить, что под ними все еще скрыто много неиспользованных сокровищ. Это, конечно, также относится к патентам из других стран, которые требуют ваших собственных исследований.

Компании, действовавшие в США в 1940 - х годах, включают Bryant Heater Co. (US № 2 310 026, подана в 1940 г., выпущена в 1943 г.); Gen Controls Co. (например , США № 2,466,274, 1940/1949; № 2385530, 1942/1945; № 2494833, 1945/1950; № 2675416, 1949/1954; № 2602095, 1950/1952); Eaton Manufacturing Co. ( US 2 390 578, 1943/1945; 2 480 404, 1944/1949; 2 588 508, 1949/1952); Radio Corporation of America, RCA (патент США № 2 510 397, 1946/1950, см. ниже); Honeywell Regulator Co. (№ 2 605 296, 1947/1952; 2 530 254, 1945/1950; 2 530 255, 1945/1950; 2 605 296, 1947/1952); и Коллинз Радио Ко.(США № 2 597 752, 1949/1952).

С 1950 -х годов — армия США (US № 2 647 505, 1952/1953); Siemens AG (US № 2,685,608, 1952/1954, здесь проф. Эдуард В. Юсти назван изобретателем , впоследствии сделавшим себе имя в области водорода , sd); General Electric Co. ( № 2 712 563, 1952/1955; № 2 932 953, 1956/1960; № 2 980 746, 1959/1961; № 2 992 539, 1959/1961; № 3 018 631, 1929/19) ; Baltimore Gas and Electric Co. (США № 2 720 615, 1952/1955; № 2 720 623, 1952/1955; № 2 992 288, 1958/1961); North American Aviation Inc. (патент США № 2 807 657, 1953/1957; см. также № 3 116 693, 1961/1964); вRobertshaw Fulton Controls Co. (№ США 2 833 843, 1954/1958; № 2 881 236, 1957/1959; № 3 091 919, 1960/1963); Minnesota Mining & Manufacturing Co. (США № 2 858 350, 1954/1958; № 2 944 404, 1957/1960); Вестингауз Электрик Корп. (US № 2 921 973, 1957/1960; № 2 943 452, 1959/1960; № 3 040 538, 1960/1962; среди прочих до середины 1960 -х гг ., см. ниже); Корпорация Дженерал Моторс . (2 966 033 США, 1958/1960; 3 040 539, 1960/1962); Whirlpool Co. (№ США 2 942 051, 1958/1960; 2 947 150, 1958/1960; 2 949 014, 1958/1960; 2 970 449, 1958/1961); и Carrier Corp.(США 2 938 357, 1959/1960; 2 959 018, 1959/1960; 2 993 340, 1959/1961; 3 006 979, 1959/1961; 3 008 300, 1959/1961).

В Германии термоэлектричеством занимается компания LICENTIA GmbH в Кёльне. К сожалению, до сих пор найдено лишь несколько патентов компании, таких как «электротермическая система» (DE № 1059939, зарегистрирована в 1958 г., выдана в 1959 г.), «устройство для охлаждения или нагревания протекающих газов или жидкостей», который предположительно также работает термоэлектрически (DE № 1205562, 1960/1965 ) и « электротермическая или термоэлектрическая группа элементов, объединенных в блок» (DE № 1127922 , 1960/1962 ) . Изобретателем обычно называют Зигфрида Погански .

Насчет термоэлектричества...

В книге затрагивается много интересных тем, так что почитайте.

Оставить комментарий

Популярные посты:

commodus

Как выбрать идеальный комод под телевизор: советы и рекомендации

wildcompany

Мхи на старом кладбище

stasslu

склоны "Горный воздух"-2024

wildcompany

Крапивница

nathoncharova

Сексуальные и невероятно реалистичные скульпторы Ло Ли Жун

prilepin

КУРЬЕР. ТАКСИСТ. ЧУЛПАН

ratrussian

PlaySpace как образчик лицедейств

valery_brest_by

Наши боты дойдут до Варшавы и Ковеля...

inna1903gr

Домашний зверинец

• Ранее
• Архив