Способ изменения свойств протонсодержащих объектов и устройство для его реализации

Способ изменения свойств протонсодержащих объектов и устройство для его реализации

Реферат

 

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства. Способ включает обработку протонсодержащих объектов слабым электромагнитным полем. В качестве источника излучения используют поляризованные спины протонов полимерных материалов, помещенных в слабое магнитное поле, сравнимое с геомагнитным. При этом на полимерный материал воздействуют постоянным и переменным магнитными полями, параметры которых между собой связаны условием двойного резонанса. Устройство содержит источник питания и излучатель. При этом источником излучения являются поляризованные спины протонов полимерной трубки, помещенной в поле соленоида, в котором с помощью генератора возбуждают модулированное по амплитуде переменное магнитное поле резонансной частоты. Изобретение позволяет упростить способ и устройство, а также повысить эффективность обработки протонсодержащих объектов. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к физическим методам воздействия на водные и неводные, жидкие и твердые протонсодержащие объекты, в том числе биологические, с целью изменения их состояния, что может использоваться в технике, биологии, медицине, сельском хозяйстве.

Аналогом данного способа являются способы изменения свойств материалов при воздействии на них слабых переменных магнитных полей [1]. Наблюдаемые при этом эффекты не велики и, как правило, не превышают 10-20%. Оптимальный режим воздействия на материалы не найден. Частоту и амплитуду воздействующего поля для достижения заметного эффекта эмпирически подбирают в широком диапазоне.

Наиболее близким аналогом является способ изменения свойств материалов, предложенный в [2] для повышения эффективности жидких товарных форм деэмульгаторов как способ обезвоживания нефти. В этом способе жидкая товарная форма реагентов перед введением в технологическую линию протекает через вертикально расположенный соленоид, слабое высокочастотное магнитное поле которого модулирует вертикальную составляющую геомагнитного поля. Частота переменного магнитного поля, воздействующего на жидкость в предлагаемом способе, является резонансной по отношению к величине вертикальной составляющей постоянного геомагнитного поля и амплитуде переменного магнитного поля, т.е. параметры воздействующего поля связаны между собой условием двойного резонанса. Усиления эффективности обработки добиваются также тем, что магнитная обработка жидкости происходит при его контакте с немагнитными и химически инертными частицами твердых материалов, заполняющих пространство внутри соленоида.

Недостатком метода является необходимость подстройки режима обработки под геомагнитное поле данной местности, низкая пропускная способность устройства при обработке жидкостей и низкая эффективность обработки твердых объектов. При увеличении объема обрабатываемой жидкости требуется увеличения геометрических размеров соленоида, создание внутри в которых магнитного поля необходимой амплитуды и частоты требует существенного увеличения потребляемой мощности.

Сущностью предлагаемого способа является то, что изменение в состоянии протонсодержащих объектов осуществляют воздействием очень слабого электромагнитного поля, источником которого являются поляризованные спины протонов полимерных материалов. Поляризацию спинов протонов полимера достигают, помещая его в аналогичное [2] постоянное магнитное поле Н_о, не превышающее по напряженности 3 геомагнитных поля, и очень слабое (порядка геомагнитного) переменное магнитное поле строго определенной резонансной частоты f. При этом параметры воздействующего на полимер поля (напряженность постоянного и переменного магнитного поля Н_о и , частота переменного магнитного поля f) связаны между собой условием двойного резонанса Н_о/f=const - аналог ядерного магнитного резонанса; - условие параметрического резонанса.

В отличие от [2] в данном способе дополнительно вводится амплитудная модуляция напряженности переменного магнитного поля что снимает необходимость подстройки параметров поля под величину Н_о, которое может меняться из-за изменения геомагнитного поля, а также снижает требования к точности поддержания этих параметров, повышая тем самым и наблюдаемые эффекты.

Обработку протонсодержащих твердых и жидких объектов, в том числе и биологических, осуществляют, помещая их в поле возникающего электромагнитного поля на различных расстояниях от его источника. Достоинством данного способа является, во-первых, то, что свойства любых протонсодержащих объектов меняются при одних и тех же параметрах стимулирующего это излучение магнитного поля, не требуется поиск оптимального режима обработки при смене объекта исследования. Во-вторых, при данном способе воздействия возрастают наблюдаемые эффекты по сравнению с прототипом. В-третьих, не требуется увеличения габаритов устройства при увеличении объема обрабатываемого объекта.

Воздействие возникающего электромагнитного излучения фиксируют по изменению физических свойств обрабатываемых объектов. В наибольшей степени после предлагаемого воздействия меняются те же параметры, которые наиболее чувствительны к воздействию магнитных полей [1]. Время, за которое достигается существенное изменение в состоянии обрабатываемого объекта, снижается на 3-4 порядка при воздействии на движущийся объект, например, на протекающую в поле жидкость, что также свойственно при магнитной обработке жидкостей. По этим двум свойствам получаемое излучение полностью эквивалентно обычному электромагнитному излучению.

Излучение, полученное предлагаемым способом, обладает очень сильным воздействием на все протонсодержащие объекты, к которым относится вода, органические молекулы и биологические объекты. Причем, при используемых напряженностях магнитного поля порядка геомагнитного, это излучение обладает значительным положительным биологическим воздействием, благодаря чему применение данного способа перспективно в биологии, медицине, сельском хозяйстве, животноводстве. То, что воздействие по предлагаемому способу действительно обладает значительным положительным действием, подтверждают приведенные примеры и работа [3].

Пример 1. На фиг. 1(а-б) приведены фотографии овощных культур на различных стадиях развития, семена которых подвергались воздействию по предлагаемому способу в течение нескольких часов перед посевом на расстоянии 3,5 м от источника излучения. Всхожесть семян после обработки увеличивается с 10%-20% до 80-100%. Эффект больше на семенах низкой всхожести, например, ни одно исходное семя кабачков сорта "Грибовский" не взошло в течение почти 1,5 месяцев. Обработанные - взошли почти все через 10 дней. Кроме всхожести увеличивается скорость роста растений и созревание урожая. В то время как контрольные растения перцев только начинают цвести, на растениях, выросших из обработанных семян, уже имеются крупные плоды.

Пример 2. Проведенные полевые испытания показали возможность увеличения урожайности зерновых культур после обработки их семян предлагаемым способом: пшеницы - на 15%, овса и ячменя - на 27%. Эффект усиливается при повторной обработке собранных семян на следующий год.

Пример 3. Обнаружено снижение концентрации микроорганизмов в 200-300 раз, а их активности - в 100 000 раз по сравнению с контролем после обработки предлагаемым способом. Обработка идентичной культуры микроорганизмов внутри соленоида при тех же параметрах полей дает пренебрежимо малый эффект.

Пример 4. Бактерицидные свойства предлагаемого способа обработки испытаны в цехе птицефабрики на 2000 голов во время эпидемии перитонита. В течение месяца ежедневный падеж составлял в среднем 50 голов. Применение общепринятых в таких случаях приемов не привел к успеху. После предлагаемого способа воздействия уже через 2 суток падеж в цехе снизился до 3-5 голов, что близко к обычной норме.

Помимо биологии, медицины, сельского хозяйства, животноводства применение данного способа очень перспективно в нефтяной промышленности из-за колоссальных объемов жидкостей, участвующих в ее технологических процессах.

Пример 5. Обнаружено, что обработка предложенным способом воды приводит к снижению ее коррозионной активности в той же степени, что и введение наиболее эффективных импортных ингибиторов коррозии. Экономический эффект от отказа применения ингибиторов коррозии только для одного месторождения достигает десятков тысяч долларов в месяц.

Пример 6. Помимо снижения коррозионной активности предлагаемым способом воздействия существенно повышается моющая способность воды. Степень отмыва пленки нефти водой повышается на 10-70%. Эффект наиболее заметен на очень вязких, плохо отмывающихся нефтях, на которых степень отмыва пленки возрастает с 10-20% до 90-95%. Лабораторные испытания на моделях пласта показали возможность существенного повышения нефтевытеснения такой водой. Влияние обработки предлагаемым способом на нефтевытесняюшую способность оказывается даже выше введения в нее соотвествующих поверхностно-активных веществ.

Пример 7. Обработка предлагаемым способом не только воды, но и транспортируемой вместе с водой по трубопроводам нефти приводит к снижению устойчивости водонефтяных эмульсий, образующихся во время такой транспортировки, и к уменьшению расхода деэмульгаторов для ее разрушения. Кроме того, из обработанной нефти снижается выпадение парафинов.

То, что все перечисленные эффекты действительно являются результатом воздействия специфического электромагнитного излучения, получаемого предлагаемым способом, доказывает зависимость величины наблюдаемых эффектов от расстояния от излучателя.

Пример 8. На фиг. 2 показана зависимость изменения некоторых свойств различных объектов после выдержки их в поле получаемого излучения на различных расстояниях от излучателя. Как видим, эффект воздействия по всем исследованным параметрам не убывает, а даже увеличивается на расстоянии нескольких метров от источника излучения. Снижение эффекта обработки вблизи излучателя связано с наложением двух типов электромагнитных полей, нейтрализующих взаимное воздействие на исследуемый объект. Одно из этих полей - это обычное электромагнитное поле обмотки соленоида, убывающее пропорционально квадрату расстояния от соленоида, второе - электромагнитное поле прецессирующих поляризованных спинов протонов полимерного материала, гораздо более медленно убывающее с расстоянием по сравнением с полем обмотки соленоида. По всем исследованным параметрам различных объектов установлено, что эффект воздействия на них предлагаемого способа существенно превышает эффекты воздействия электромагнитного поля обмотки соленоида.

Пример 9. На фиг.3 показано, что после воздействия предлагаемым способом на дистиллированную воду наблюдается сдвиг частотной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь в область более низких частот в той же мере, что и при замене дистиллированной воды более чистой бидистиллированной водой. Смещение частоты максимума tg дистиллированной воды после данного воздействия связано с уменьшением подвижности протона по сетке водородных связей воды, причем полученный эффект почти на порядок превышает изменения этого параметра воды после ее магнитной обработки по прототипу.

Известно множество устройств, с помощью которых осуществляется воздействие на материалы различными электромагнитными полями, например [4-8]. Большинство предлагаемых устройств чрезвычайно сложны и практически не воспроизводимы.

Лишь одно устройство предлагается как генератор "комфортного", положительного воздействия на человека [8], в котором авторы стремились максимально уменьшить повреждающее воздействие поля на человека. Основой этого устройства является вращающееся ферритовое колечко в магнитном поле, создаваемом тороидальной катушкой, намотанной на железный сердечник. Однако воздействие этого устройства также обладает очень жестким воздействием на человека, что следует из анализа его технических характеристик: на генератор подаются импульсы амплитудой 120-150 В и частотой 4,1 МГц-4,4 МГц.

В качестве прототипа рассматривается генератор [4], содержащий источник питания, излучатель, управляемый регулятор напряжения, коммутатор полярности, первичный генератор излучения. Дополнительно введены таймер, синхронизатор, экран защиты излучателя от нерабочих излучений и от электромагнитных излучений, а излучатель выполнен в виде соленоида с сердечником или без него.

Несмотря на чрезмерную сложность устройства, не достигается универсальности обработки материалов, поэтому воздействие на обрабатываемый материал осуществляют в два этапа: на первом производят предварительное воздействие для подбора режимов работы излучателем с учетом свойств обрабатываемого материала, материала вмещающей его емкости и материалов его поверхностей. Лишь на втором этапе осуществляют рабочее воздействие на обрабатываемый материал.

Схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ воздействия на вещество, изображена на фиг.4. Устройство состоит из вертикально расположенного соленоида 1, намотанного на полимерную трубку 2. Переменное магнитное поле нужной амплитуды и частоты в соленоиде и его амплитудная модуляция создаются с помощью генератора 3, круглая печатная плата которого надевается на трубку 2 и располагается внутри корпуса 4. Амплитудная модуляция снижает высокие требования к точности настройки амплитуды сигнала соленоида для получения высокоэффективного воздействия. Питание генератора осуществляется от стандартных блоков питания постоянного тока 5 напряжением 12 В, выпускаемых промышленностью для бытовой радиотехники. Поскольку потребляемый ток не превышает 30 мА, мощность устройства не превышает 0,5 Вт.

Источником возникающего излучения являются поляризованные спины протонов полимерной трубки 2, на которую намотан соленоид и которая находится в его поле. Доказательством данного факта является изменение знака излучения при перевороте работающего соленоида и восстановление прежнего характера излучения через несколько минут. За эти несколько минут спины протонов полимера, сориентированные по направлению геомагнитного поля, меняют свое направление на противоположное. Подобного явления не происходит, если поменять местами контакты подключения соленоида к генератору, поскольку на него подается переменное напряжение. Кроме того, замечено, что эффективность воздействия первого включения нового только что изготовленного устройства заметно ниже длительно работающего, несмотря на полную идентичность параметров полей. Причина в том, что необходимо время для ориентации спинов протонов внутри полимера. Поэтому для стимуляции излучения в новом устройстве его необходимо оставить включенным на несколько часов. После этого при последующих включениях устройства время стимуляции излучения и выход на рабочий режим сокращается до 15-30 минт. Какого-либо влияния геометрии и числа витков соленоида на характер и интенсивность получаемого излучения не замечено. Однако материал полимера проявляется на получаемом излучении, что подтверждает природу его возникновения.

Отметим, что предлагаемое работающее устройство является источником двух типов электромагнитных полей. Одно из них - это общеизвестное электромагнитное поле обмотки соленоида, которое максимально внутри соленоида и создает внутри него условия двойного резонанса для обычной магнитной обработки протонсодержащих объектов и которое уменьшается вне соленоида пропорционально квадрату расстояния от него. Наличие условия двойного резонанса внутри соленоида приводит к поляризации спинов протонов в полимерном материале его корпуса, в результате этот полимер становится излучателем еще одного очень слабого электромагнитного поля. Оно слишком мало для регистрации обычными электромагнитными приборами, но легко фиксируется по изменению свойств протонсодержащих объектов, особенно биологических. Воздействие этого поля вблизи корпуса устройства частично нейтрализуется полем обмотки соленоида, поэтому оптимальные условия для обработки материалов вне соленоида создаются на расстоянии 2-4 м от него, когде поле обмотки соленоида перестает влиять на исследуемый объект - фиг.2.

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства можно исследовать и сопоставлять два типа воздействия - одно внутри соленоида, другое вне его, что открывает новые возможности для исследования природы наблюдаемых явлений.

Для осуществления воздействия на исследуемый объект необходимо включить блок питания устройства в сеть. Через несколько минут прибор готов к работе. Максимальный эффект воздействия на любые протонсодержащие объекты наблюдается при одних и тех же параметрах поля соленоида, которые с необходимой точностью выставляются при изготовлении устройства. Подстройка режима обработки при смене объекта исследования не требуется.

Разработанные способ изменения протонсодержащих объектов и устройство для его реализации удобны и очень просты в эксплуатации, могут использоваться в самых различных технологических процессах с минимальными затратами.

Способ и устройство достаточно разработаны и вполне пригодны для промышленного использования, например для обработки семян в сельском хозяйстве, в системах очистки воды, в нефтяной промышленности, для обработки воды и нефти с целью снижения устойчивости водо-нефтяных эмульсий, снижения коррозионной активности воды и повышения нефтевытеснения при закачке воды в пласт.

Способ и устройство обладают всеми признаками, предъявляемыми к изобретению. В доступной литературе нет технического решения с данной совокупностью признаков, и вполне может быть выдан патент на него.

Использованная литература 1. Семихина Л.П. Исследование влияния слабых магнитных полей на свойства воды и льда. Автореферат кандидатской диссертации. М.: МГУ, 1989.

2. Патент РФ 2067492. Семихина Л. П. , Перекупка А.Г., Семихин В.И. (прототип способа).

3. Н.И. Левина, Л.П. Семихина. Опыт лечения аденовирусных конъюктивитов. Сб. научных трудов конференции. Тюмень, 1998.

4. Патент РФ 2102233. Чичерин В.Г., Тихонов B.C. и др. (прототип устройства) 5. Патент РФ 2107105. Абрамов А.А., Акимов А.Е. и др.

6. Патент РФ 2140796. Мельников В.Е., Савушкин Ю.М. и др.

7. Патент РФ 02115965. Неганов В.А., Салманов А.Н.

8. Шпильман A.A. Almanach, 5. 1999.

Формула изобретения

1. Способ изменения свойств протонсодержащих объектов слабым электромагнитным полем от источника излучения, отличающийся тем, что в качестве источника излучения используют поляризованные спины протонов полимерных материалов, помещенных в слабые, сравнимые с геомагнитным, постоянное и переменное магнитные поля, параметры которых связаны между собой условием двойного резонанса.

2. Устройство для изменения свойств протонсодержащих объектов, включающее источник питания и излучатель, отличающийся тем, что источником излучения являются поляризованные спины протонов полимерного материала трубки, помещенной в поле соленоида, в котором с помощью генератора возбуждается модулированное по амплитуде переменное магнитное поле резонансной частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4