Electrostatic Generators

Home/Electrostatic Generators

March 2018

Not Even Wrong

By |March 29th, 2018|Electrostatic Generators, Rants, Tesla|

Det er sjelden jeg blir opphisset av ræl på TV, men når Discovery kjører skamløs fringe-bait med påfølgende moron-switch, der man åpenbart ikke har gjort noen av hjemmeleksene sine, men isteded forsøker å juge seg unna, så tillater jeg meg å bli sur. Er nå inn i episode 3 av den lett hypede “Tesla’s Death Ray” på Discovery – og jeg mangler ord.

Først, litt bakgrunn – som Discovery elegant har valgt å hoppe bukk over…

Nikola Tesla, med over 700 patenter under beltet, som vi også kan takke for en del teknologiske bekvemmeligheter, som vi nå tar for gitt (dvs vekselstrøm, radio, røntgen, for å nevne noe), ble i eldre år intervjuet på bursdagen sin. I 1934, så fylte han 78 år.

Hitler var på den tiden nær ved å ta makten i Tyskland og Europa var inne i en ny periode med militær opprustning og Tesla fryktet at verden snart var på randen av en ny storkrig. Tesla var filantrop og hadde begynt å tenke ut en løsning på hvordan man kunne gjøre krig umulig.  Han skisserte ideen om en “Peace Ray” for avisene i intervjuet på 78-årsdagen. “A Machine to End War” var en av overskriftene. Et våpen, som kun var egnet til forsvar og ikke til angrep. Takket være sensasjonsjournalistikken, så har dette våpenet nå selvfølgeligvis gått over i historiebøkene som “Tesla’s Death Ray”.

Ideen fikk han etter et lite laboratorie-uhell. Han beskriver dette i et intervju i The New York Herald Tribune (1). Vi kan lese Teslas egne ord:

NYHeraldTribune1934

Tesla ga intervjuer til flere aviser, men gikk aldri dypt inn i detaljene. I New York Times og New York Sun og i Time (2), så svarer han nesten det samme på spørsmål om hvordan fredsstrålen fungerer, men han gir ingen tekniske detaljer.

nytimes_1934

Tesla døde 9 år etter, i en alder av 85 år. Han etterlot seg ikke noe testamente. Den intellektuelle arven til Tesla befant seg på hotellrommet han bodde på mot slutten av livet, samt på Manhatten Storage Warehouse i New York (Tesla hadde leid lagerplass her i 1934 og hadde betalt leia fram til 1942). Sava Kosanovic, som var Teslas nevø, og også var Jugoslavias ambassadør i New York på den tiden, ble informert om at han ville bli oppnevnt som bobestyrer 21. Januar 1943, men fikk ikke de formelle dokumentene overlevert før over fire måneder senere.

I 1936 så startet arbeidet med å danne et Tesla-instituttet i Beograd, med målsetting om å promotere Teslas vitenskapelige arbeid. Dette ble offisielt åpnet i 1939. Bogdan Gavrilovic, som var president i det serbiske kongelige akademi ble valgt som president for Tesla-instituttet og Sava Kosanovic var medlem av styret. Ikke før i september 1950 ble Teslas arv overført fra USA til Beograd. (Fun fact: Skipet som fraktet arven ankom havnebyen Rijeka. BTDTWTT (*)

OriginalPhoto-490693278.007679

(Utsikt mot havna i Rijeka fra kahytten. Photo credits: moi)

Tesla sine dokumenter befinner seg nå i Tesla-museet i Beograd. De har til dags dato registert 1623 tekniske tegninger (3), men det finnes angivelig tegninger, som ikke er gjort rede for. Ha i bakhodet at Tesla døde midt inne i 2. verdenskrig, så er var kanskje ikke helt unaturlig at forsvarsmakten i USA kunne tenkes å utvise viss nysgjerrighet mht om den gamle oppfinneren kunne ha etterlatt seg noe av militær verdi. Det tok også lovlig lang tid før Tesla sin nevø formelt ble oppnevnt som bobestyrer. Arven var i juridisk limbo i nesten et halvt år. Mye kunne ha skjedd i den tiden. Ting forsvinner, selv i mindre spektakulære arveoppgjør enn dette. So what.

The plot thickens – or not…

Ifølge Discovery channel, så ligger det da en detaljert beskrivelse av “dødsstrålen” i dokumenter, skjult for almennheten i de “hemmelige” arkivene på Tesla museet i Beograd. Det kjøres på med cloak & daggery stuff, der det bankes på museumsdører av amerikanere på søken etter sannheten om våpenet, hvorpå skumle serbere i arkivet (in the know) svarer “NO! Go Away!”. Det avtales møter i skogen. Vi får se bilder av amerikanere som ser på papirer, som ligger på bord. De leser ikke teksten, men ser på bildene og deretter på hverandre, før de nikker. Deretter drar de hjem og sveiser en ny top-load til coilen sin.

Blodtrykket mitt stiger og pulsen øker, men av helt feil årsaker.

Hele premisset for serien er at Tesla ble myrdet, because “Death ray secrets”. Discovery forsøker å overbevise oss om at han ikke døde en naturlig død i en alder av 85 år (Life expectancy for menn i USA var i 1943 62.4 år. Just sayin’…), og de gjør research og avtaler hemmelige møter for å skaffe nok informasjon til å kunne bygge en protoyp av dødsstrålen. Så langt, 3 episoder inn + teaserepisode, så har de feilet spektakulært. Det er mulig at byråkratiet i de hemmelige tjenestene i verden snurrer tregt, men man bruker ikke 9 år på å drepe en mann, gjør man vel ? Det kan umulig være forsvarlig bruk av skattepenger.

Tesla publiserte ideen om en peace ray i 1934. Et våpen, som kun var egnet til forsvar og ikke til angrep. Mannen brakte oss egenhendig inn i det 20. århundrede. Han ble rundlurt av samtlige av sine samarbeidspartnere. Han var avmagret, hønngammal og ensom. Han var 85 år og bodde alene på et hotellrom i New York. Verden hadde glemt han på det tidspunktet han døde – i 1943. Det er helt greit å legge inn tøflene på naturlig vis etter et sånt løp.

Jeg er også nesten sikker på at det hadde vært i de hemmelige tjenesters makt å gå inn på hotellrommet for å snoke litt i papirer mens Tesla var ute for å mate duene.

Techiene sveiser på TV.

Puddingene kan sveise. Det skal det ha. Så langt har de bygget en Tesla coil, som de har klart å ødelegge et par ganger. Vi har sett highspeedvideo av kortslutninger og streamere med relativt flau lengde. De har dratt en streamer til jord – og konkludert med at de har prototypet våpenet.

Igjen så sliter jeg med å finne ord. Jeg har en aldri så liten mistanke om at Tesla, selv i en alder av 78 år, var oppegående nok til ikke forsøkte å selge inn et dødsstrålekonsept , som forutsatte at fiendens fly var avhengig av å ha fastmontert en jordkabel for å kunne bli skutt ned.

Nope.

Nesten helt sikker på det.

Jeg vet at de sliter med crap internett i USA, men gudbedre – produsenter og researchere har vel fremdeles tilgang til Google ? Eller Bing ? Eller noen som har lest en bok ? Anyone ?

Men,…

Amerikanerne har da istedet bestemt seg for å konstruere feil dings, og så dokumentere dette over 6 episoder i beste sendetid.

I 1998, så ble det utgitt en bok med tittelen “Nikola Tesla’s Teleforce & Telegeodynamic Proposals” (4). I denne finner vi dokumenter, som er hentet fra Tesla-museet i Beograd. De er detaljerte nok i beskrivelsen av dødsstrålen, til at det burde være fullt mulig å bygge en prototyp. Man skal navigere Tesla-litteratur ganske forsiktig, da det er ekstremt mye rart der ute. Det kan selfølgeligvis være en forfalskning, men det er en del ting som taler i mot det.

  1. Boken ble utgitt i et relativt begrenset opplag, og var ikke spesielt dyr. Det var m.a.o ikke mye å tjene på den.
  2. Forfatteren, Leland I. Anderson er en anerkjent Tesla-historiker, og tilhører ikke fringe-divisjonen av Tesla fans.
  3. Stempelsignaturer fra Tesla-museet varierer innafor det troverdige.
  4. Designet er besnærende elegant og nytt (Jeg har aldri sett noe som ligner på noen av mine vandringer i mad science-krokene på nett eller biblioteket), samt at det involverer flere av Teslas tidligere patenter. Skulle jeg sette penger på det, så hadde jeg antatt at det var the real deal.

Kort fortalt, så er dødsstrålen basert på en enorm van de Graaff-lignende elektrostatisk generator, men med en Tesla turbin, som intern turbopumpe for å overføre ladning istedet for belte. I tillegg, så er en kritisk del av designet basert på et vakuumrør, som er åpent mot atmosfæren. Det høres smått crazy ut, men det baserer seg på den velkjente venturi-effekten, der man oppnår en trykkdifferensial ved å utnytte at summen av det dynamiske og statiske trykket i samme luftstrøm er konstant. Øker man det dynamiske trykket, så synker det statiske (inntil en eller annen irriterende fysisk lov slår inn). Spørsmålet er vel hvorvidt man klarer å oppnå et hardt nok vakuum til å effektivt aksellerere partikler, og hvordan man forhindrer “bråbrems” av partikler med en gang de er ute i atmosfæren. Tesla var relativt vag på det siste punktet, men konseptet er såpass far out at det nesten er underlig at ingen Teslahuer har forsøkt å reprodusere det for moro skyld. Interessant nok, så ble det i oktober, 1960 publisert en artikkel i Komsomolskaya Pravda en artikkel med tittelen “Secret of the Burning Ball”. Det skal sies at dette er en russisk tabloidavis, men artikkelen er referert i en bok (5) utgitt på Springer (som er et relativt seriøst forlag). Det som er litt interessant, er at de beskriver en konstruksjon, som angivelig minner svært mye om business-enden til Tesla’s “dødsstråle”. D.v.s et vakuumrør, som er åpent mot atmosfæren. (Russerne hadde tross alt tilgang til Tesla sine arkiver gjennom hele den kalde krigen). 3 episoder inn, og dette har enda ikke vært nevnt i serien. (Jeg har ennå ikke lyktes i å slå kloa i denne artikkelen, men det står definitivt på bucket-lista :))

Jeg har hatt denne boka i hylla i 20 år nå, og jeg ganske sikker på at det er flere eksemplarer der ute av den. Beskrivelsen av virkemåten er så bra at et det burde være innafor for hvem som helst, som har en viss overskuddskapital, samt som har tilgang til et mekanisk verksted, å bygge en “Peace Ray”.

Jeg håper det tar seg opp på Discovery, så jeg skal lide meg gjennom de neste episodene også, men jeg frykter det verste. Så langt er den beste beskrivelsen jeg kommer på – “not even wrong”.

Referanser:

  1. “Beam to Kill Army at 200 Miles, Tesla’s Claim on 78th Birthday”, The New Yopr Herald Tribune, July 11, 1934
  2. “Tesla, at 78, Bares New Death-Beam”, New York Times, July 11, 1934.
  3. “Nikola Tesla Legacy”, Zorica Civric, Museum of Science and Technology, Belgrade, Serbia.
  4. “Nikola Tesla’s Teleforce & Telegeodynamic Proposals”, Leland I. Anderson, Editor, Twenty First Century Books, Breckenridge, Colorado
  5. “Ball Lightning: An Unsolved Problem in Atmospheric Physics”, Mark Stenhoff, 1999, Springer.

(*) Been There Drank There Watched Tango There :)

August 2017

“Influensmaskinen” – del 6

By |August 19th, 2017|Electrostatic Generators|

Var litt ivrig etter å sjekke om maskina virket i går kveld, så jeg glemte innerfoil på leydenflaskene i farten. Det forklarer den høye frekvensen på utladningen, samt litt svak gnist.

Etter å ha fått på plass foilen, så er frekvensen på utladningene mye lavere (som forventet), samt at det smeller ganske friskt ved hver utladning. Jeg har ikke målt maksimal gnistlengde ennå, men bildet over viser en gnist på 2,5-3cm, hvilket tilsvarer ca 80000V (overslagsspenninga i luft er 3kV/mm).

 

“Influensmaskinen” – del 5 (O3 & plasma – check)

By |August 18th, 2017|Electrostatic Generators|

(Skru opp lyden før du spiller av videoen)

Wimshurstmaskina virker. Yay ! Ingenting er festet skikkelig ennå, så den er wobbly som fy. Gnistlengden er relativt moderat (2-3 cm). Børstene er laget av loddelisse og postmannen har så langt ikke kommet med beltene mine (yngstejenta ofret heldigvis et par svarte strømpebukser til den gode sak :))

Optimal eller ei. Jeg har nå ei fungerende maskin på kontorpulten min, og ingenting gir bedre designinput for neste iterasjon enn et fungerende fysisk objekt. Alt på maskina er enten laserkuttet, 3D-printet eller kappet med en Dremel – og hele designet er i Fusion 360.

Forbedringer som må gjøres i neste versjon:

  • Terminalene må bli større. De jeg har nå er 1,5cm i diameter og de lekker. Håper inderlig at IKEA fremdeles selger salatbolleserien sin i stål.
  • Leydenflaskene skal bli større
  • Konstruksjonen må gjøres mer solid. 4mm akryl er litt for tynt, som baseplate og avstivere.
  • Modernisere designet litt, slik at enda flere deler kan 3D-printes.
  • Må gå over alle skarpe kanter med “corona dope” for å unngå lekkasjer.

“Influensmaskinen” – del 4

By |August 11th, 2017|Electrostatic Generators|

Yay ! Alle laserkuttede og 3D-printede deler er nå fabrikert. Det gjenstår nå kun enkelt metallarbeid i forbindelse med nøytraliserings-stavene/børstene, samt leydenflaskene. Venter fremdeles på drivreimer, kobbervev og aksling. Vi får krysse fingrene for at alt ankommer i tid til Maker Faire.

 

 

“Influensmaskinen” – del 3

By |August 7th, 2017|Electrostatic Generators|

Kun en kjapp statusoppdatering denne gangen. Begynner å bli fornøyd med CAD-modellen, og jeg har nå laserkuttet alle akryldeler. Neste trinn blir 3D-printing av de resterende delene i PLA, samt prøvemontering. Etter dette, så blir det noe messingarbeid i forbindelse med Leyden-flasker, koblinger og terminaler.

akryl

July 2017

“Influensmaskinen” – del 2

By |July 13th, 2017|Electrostatic Generators|

Var en tur innom Hackheim i går og laserkuttet rotorer til Wimshurst-generatoren. Navet er 3D-printet, har to kulelager og er festet i rotorplaten med bokskruer i messing. Disse bygger ikke mer enn 1mm på baksiden, slik at de to kontraroterende rotorene kan stå rimelig tett inntil hverandre.

Sektorene er laget av 0.1mm tykk messingfolie og er klippet ut med vanlig papirsaks, før kantene ble filt med sandpapir. Sektorene er limt på rotoren med vanlig lynlim. Klarte selvfølgeligvis å søle med limet på den ene sektoren (Får bruke den som bakre rotor), men er ellers rimelig fornøyd med resultatet.

rotor_img

“Influensmaskinen” – del 1

By |July 11th, 2017|Electrostatic Generators|

Første gang jeg så en elektrostatisk generator, en såkalt “influence machine” var på midten av 70-tallet på Science Museum i London. Det var en interaktiv utstilling. Jeg husker at jeg nysgjerrig sveivet i gang maskinen, spent på hva som kom til å skje. Den laget en summende lyd etterhvert som hastigheten på de kontraroterende skivene økte. Når spenningen hadde bygget seg opp tilstrekkelig, så gikk et lite lyn mellom terminalene. At maskinen kunne hente elektrisitet fra lufta syntes nesten magisk, og navnet “Wimshurst” ble behørig mentalt bokmerket, for senere referanse.

Dessverre var dette hinsides hva jeg som 10-12-åring var i stand til å konstruere selv. Internet fantes ikke. Biblioteket hadde en hobbybok for gutter, som omhandlet ola-biler og bengalske lys, men de hadde et særs elendig utvalg av bøker i kategorien “Hvordan bygge en Wimshurst-generator”.

Alternative kilder til kunnskap var noe begrenset. Dessverre, så fantes ikke Wikipedia på 70-tallet, men forgjengeren, såkalte leksikon, var allemannseie(Millennials kan lese mer om konseptet i Wikipedias artikkel, “Encyclopedia”). Visste du hva noe het, og var en nysgjerrig spire, så var det håp om å klare å finne ut mer om emnet. D.v.s. hvis du hadde stort nok leksikon.

Eksempel: I bind V av Aschehougs Konversationsleksikon (som omhandler alt mellom “Hauge” og “Kassere”), så fantes alt, som forlaget bedømte som verdt å vite, riktignok – om emnet “Influensmaskinen”. Oppsummert med 56 ord, inklusive en hel referanse til relaterte emner (hypertekst, anno 1912). Jeg tror kanskje vi hadde Cappelens leksikon hjemme, av marginalt nyere årgang, men dere ser kanskje poenget. Wimshurstgenerator var i kategorien “uttafor”, inntil internet ble tilgjengelig, ganske mange tiår senere.

leksikon_wimshurst

 

For noen år siden, så dukket det opp en ganske sliten Wimshurst-generator for salg på Finn. Lokalisert i Trondheim. Den poppet opp på radaren min og jeg fyrte av et tjuetalls lett desperate SMS’er til selgeren for å komme først til mølla. Jeg sto klar på trappa med penger i hånda dagen etter. Maskinen ble restaurerte tilbake til funksjonell stand, og den står nå på hedersplass i “man caven” i kjellern. Den virker, men det er ikke helt intuitivt hvordan, selv om du skuler lenge på den, mens den produserer sine små blå lyn.

Jeg forsøkte å konstruere min egen generator for en del år siden, i glass og eik, men design og produksjon ble litt for komplisert til at prosjektet ble fullført.

, derimot…

Har jeg tilgang til designverktøy, i form av Fusion 360 og også Hackheim sin lasertkutter. 3D printer har man på bakrommet, på jobb, eller på sitt lokale makerspace. En Wimshurst-generator kan designes i løpet av ganske få timer, fra first principles, etter litt googling. Og så produseres i løpet av enda færre timer.

Fusiondesignet mitt er i praksis en blåkopi av maskina jeg har stående hjemme, men er i motsetning til denne (som er konstruert av bakelitt, messing, glass, støpejern og eik), utelukkende basert på lett tilgjengelige materialer og komponenter. Med tilgang til laserkutter og 3D-printer, så bør den kunne bygges for noen få hundrelapper. Den mest eksotiske komponenten var litt vanskelig å source, men til slutt fant jeg det jeg trengte i form av reservebørster til Scalextric-biler. Yay !

wimshurst7

(noe “kabling” og børster gjenstår å modellere)

Trinn 1 er å reprodusere en klassisk Wimshurst-generator. Ser for meg å ha denne klar i løpet av sensommeren / høsten. De to første delene ble printet på fredag. Neste trinn blir laserkutting av disker, samt utstansing av messingsektorer (Må sannsynligvis lage meg et lite stanseverktøy i form av en 3D-printet sak med patentbånd rundt).

hub

Trinn 2 er jeg fremdeles litt usikker på innholdet av, men det hadde vært moro å eksperimentere med skalering opp/ned, samt alternative topologier. Det hadde også vært litt morsomt om man kunne introdusere Mr. Wimshurst til litt nyere teknologi, som e.feks børsteløse motorer. Just sayin’

Videre lesestoff og electro-pr0n:

August 2010

“00”-generasjonen

By |August 28th, 2010|Electronics, Electrostatic Generators|

Du har sikkert hørt uttrykket før. Det stammer fra videospillerens gullalder. Disse beistene kostet en arm og et bein. De hadde en gazillion knapper, trackingkontroll og et klokkedisplay – som gjerne blinket “00:00:00” på pur dævelskap, slik at det var komplett umulig for deg å legge skjul på at du var av den typen som ikke kommuniserte overvettes godt på engelsk med techincal writers fra Panasonic. “00”-generasjonen var foreldrene våre. De som ikke klarte å stille klokka på videospilleren. Ikke om livene deres hadde stått på spill.

Jeg har nylig handlet inn nytt kamera. Det kostet en arm og et bein – og det har en gazillion knapper…

Nå er jeg pappa selv, og var derfor ganske fornøyd med å finne “auto”-innstillingene. Disse holdt vann rimelig bra inntil jeg forsøkte å knipse bilder av koronaen på skivene til influensmaskina. Mainnskiten nektet å la meg trykke på knappen hvis den ikke klarte å autofokusere – og det er en utfordring når brukeren har slått av alle lys, og rommet er stappmørkt. Jeg opplevde et øyeblikks lykke når jeg fant en innstilling med navnet “fireworks”, men jeg måtte sannsynligvis ha hentet tennveske og fyrstikker før kameraet i det hele tatt hadde vurdert å akseptere at det kunne befinne seg et motiv i nærheten. Den helsikes gjenstridige AI-puddingen ga seg ikke, og de vakre corona-bildene lot vente på seg.

Jeg har derfor benyttet ettermiddagen til å “gå i læra”.

“Vidåpen blender ?” – check !

“Irriterende lang lukkertid ?” – check !

“Manuell fokus ?” – check !

“Corona ?” – oh yeah !

Vurderer nå å handle meg en retrochic Voigtländer fra bestefars tid, freshe opp oppskriftene på emulsjon og blitzpulver, samt erstatte Lomoen jeg kom i skade for kjøre over i 80 km/t på et fjell for syv år siden (ikke spør…)

Influence machine restoration

By |August 26th, 2010|Electrostatic Generators|

After buying my influence machine, I contacted the seller again to inquire about its history. He told me that the machine once had belonged to his grandfather, who was the school principal at Ørskog Amtskole from 1911 to 1951 (school buildings pictured below). His grandfather owned both the school buildings and the equipment inside.

The original disks on the machine were too warped and worn to be successfully restored. All the sectors were also missing from the disks. I acquired a large 3 mm thick bakelite sheet from a local plastics supplier and used this as a base material for cutting out a pair of new disks. The disks were then painted with black acrylic paint and sectors of aluminoum tape were then added to the disks.

I also had to reproduce a piece of broken plastic (ebonite or bakelite ?). My plastics supplier recommended a material called “Sustarin C” that was very easy to machine. It feels “warmer” to the touch than the orginal, but the visual match is close enough. The reproduction part is pictured below alongside the original broken part.

The machine after restoration:

After continuity checking, cleaning and replacing broken parts I had to try it out. Of course, nothing happened when I turned the handle…

The reason was simply that the collector brushes were touching the sectors. After readjusting them, the machine fired before I had turned the handle one full revolution.

The way that these devices literally sucks charges out of thin air is quite impressive. In a darkened room, large parts of the disks glow intensely blue. The spark is also quite powerful.

 

Bilder ! Bilder ! Bilder !

By |August 12th, 2010|Electrostatic Generators|

Da har man forsøkt seg med fotoshoot i kjellern. Jeg må på forhånd be om unnskyldning for at det vises en “tjuvkobling” på bildene, samt for ustandard børster (kanniballiserte renseputa til loddestasjonen min til slutt i mangel av andre materialer). En kan også skimte et par aluminiumstape-biter her og der. Det er fryktelig mye som rører på seg og det skrangler fælt, så jeg fant ut at et par stabiliserende tiltak var på sin plass.

Nå som det verste er overstått, så skal jeg bruke de neste dagene på finpussen, dvs bli kvitt tjuvkoblingene, alu-patchene, reprodusere den siste dingsen som mangler, samt voksing for å gjøre den “stueklar”. Helt til slutt blir det performancetuning for å få maks gnistlengde (en kan høre en tiltakende og ganske kraftig sitring før en ser gnist på videoen. Har en følelse av at dette er koronalekkasjer)

Utrolig lekkert å se maskina i et helt mørklagt rom, da børstene og store deler av skivene gløder ganske intenst blått mens en snurrer. Jeg får alliere meg med noen med litt fetere fotoutstyr for å forsøke å få festet dette til film.

Here we go (liten youtube-sak helt til slutt):

Dette var utgangspunktet:

Maskina etter litt TLC og research: