Top.Mail.Ru
Нам 20 лет
0

Сравнение

VIP Club

"Жидкий Терминатор" в динамиках ваших колонок

Автор статьи: Лопаков Алексей
06.04.2020 8588 0

Среди изобретений, применяемых в современной электроакустике, особый интерес представляет ферромагнитная жидкость. Сегодня на YouTube можно увидеть немало красивых фокусов с ее использованием, но дело даже не в этом. Появление этой жидкости было напрямую связано с разработкой космической техники.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

Несмотря на своё происхождение, сегодня это изобретение применяется во вполне земных устройствах, начиная от жестких дисков и заканчивая жидкостными компьютерами и крайне своеобразными часами, о которых уже писали на GT. Жидкость востребована в электронике, машиностроении, медицине, оборонке и массе других областей. Под катом мы расскажем, как появилось это изобретение для космоса, как оно используется в электроакустике и какие споры ведутся любителями аудио вокруг его применения.

История создания и отказ от использования

Ферромагнитную жидкость создал американский ученый Стив Папелл более 50 лет назад. В то время Папелл работал инженером в NASA и участвовал в разработке двигателей для космических аппаратов.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков Стив Папелл и ферромагнитная жидкость

Разработчик столкнулся с проблемой — нужно создать систему, которая заставляла бы топливо из бака перемещаться к отверстию, через которое насос закачивает его в камеру сгорания. Если речь идёт о жидком топливе, то в условиях невесомости жидкость свободно левитирует в баке.

Для решения задачи ученый решил применить оригинальную идею — сделать топливо магнитным, смешав его с какой-нибудь массой, обладающей магнитными свойствами. Таким образом, с применением внешних магнитов, можно будет легко управлять топливом в баке.

Для реализации такого механизма управления лучше всего подходила жидкая субстанция. Через несколько недель экспериментов Папелл подарил миру ферромагнитную жидкость. Для создания своей жидкости ученый использовал двойной оксид железа магнетит (Fe3O4), который он измельчал, смешивая олеиновой кислотой и затем добавляя органические растворители.

После завершения техпроцесса получалась коллоидная суспензия, которая содержала взвесь частиц магнетита размером 0,1 — 0,2 микрона, в соотношении: 5% частиц магнетита, 10 % модификатора, 75% растворителя (например, масло). Молекулы олеиновой кислоты использовались как модификатор, который не позволял слипаться частицам оксида.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

Изобретение инженера было запатентовано в 1965-м году US 3215572 A (Low viscosity magnetic fluid obtained by the colloidal suspension of magnetic particles).

Изобретение Папелла было с восторгом принято его коллегами по научному сообществу и космическому агентству, позволило его имени остаться в истории физики. Однако, несмотря на интерес, NASA так и не использовало его идеи, главным образом потому, что было отдано предпочтение твердому ракетному топливу. Дальнейшие эксперименты с ферромагнитной жидкостью в NASA касались систем стабилизации корабля в пространстве.

Созданная Папеллом жидкость, оценивается как очень весомый вклад — этим изобретением он заложил основу одной из новых отраслей физического знания — феррогидродинамике. Дальнейшие разработки и внедрение ферромагнитной жидкости в производственную практику велись под руководством коллеги Папелла по NASA, Рона Розенцвейга. Работы проводились в корпорации AVCO, которая ставила целью коммерческое применение этого изобретения.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков Рон Розенцвейг и ферромагнитная жидкость

Динамики с жидкостью

Сложно сказать, какая компания начала первой использовать ферромагнитную жидкость для производства динамиков. Компания SONY стала первым массовым производителем звуковых излучателей с ферромагнитной жидкостью, применив её для создания ВЧ-драйверов и широкополосников в 2012-м году. Сегодня, по данным www.czferro.com, более 300 млн динамиков в год выпускаются с применением феррофлюида.

Жидкость применяется для отвода тепла от звуковой катушки, а также выступает в качестве дополнительного демпфера, который гасит паразитные резонансы. В существующих сегодня конструкциях ферромагнитная жидкость удерживается в зазоре между катушкой и магнитом благодаря воздействию магнитного поля, выполняя роль центрирующей шайбы.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

В классической конструкции динамиков шайба, обеспечивающая центрирование и амортизацию звуковой катушки, напрямую связывает её (катушку) с диффузором. Исследования, проведенные в SONY, показали, что традиционная конструкция вносит больше искажений.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

Дело в том, что шайба фактически выступает как второй диффузор и, соответственно, создает колебания. Устранение шайбы сводит к нулю её влияние на звуковоспроизведение. При использовании жидкости возможно уменьшение расстояния между катушкой и диффузором, что позволяет свести к минимуму потери при передаче колебаний, сделать динамик более плоским и компактным (при сохранении прежнего уровня громкости).

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

Жидкость обеспечивает прирост громкости от 2 дБ и на 35% снижает энергопотребление. Соответственно, конструкция повышает КПД динамика, при этом обеспечивая дополнительное демпфирование. Эффекты жидкости, позволяющие увеличить демпфирование и снизить резонансы такого динамика, были исследованы уже в 21-м веке aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.345854.

“Мокрые” против “сухих”

Появление нового типа динамиков ожидаемо вызвало реакцию в среде людей небезразличных к аудиоаппаратуре. Как водится, разгорелись дискуссии, где мнения аудиофилов, меломанов и прочих сочувствующих разделились.

Традиционалисты, “попробовав” новшество, отметили ухудшение динамических (и в особенности “микродинамических”) характеристик. Критики особенно часто упирают на субъективные ощущения при прослушивании и авторитет своего экспертного опыта в аудио. Сторонники инновации отметили снижение искажений, более высокую верность воспроизведения и высокую громкость (учитывая размеры динамиков), при отсутствии объективных данных о том, чем плоха жидкость.

Дошло даже до того, что некоторые “смелые экспериментаторы” стали удалять жидкость из зазора и рассказывать о том, что “звук стал значительно лучше” (мы устали комментировать такие вещи, поэтому как факт).

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

Кто-то также усиленно пытался культивировать стереотип о том, что динамики с жидкостью устанавливают только в бюджетную аппаратуру, что также не соответствует действительности.

“Волшебная” жидкость Стива Папелла: от проектов NASA к жидкостному охлаждению динамиков

С шедеврами логики по этой теме от некоторых “умудренных жизненным опытом” любителей аудио образца 2012-го года можно ознакомиться здесь.

Со своей стороны хотим предостеречь желающих удалить жидкость из динамиков своей аудиосистемы, телевизора или ноутбука. Инженеры производителей не идиоты, и, если бы они хотели применить конструкцию с шайбой, они бы это сделали. Не являемся большими экспертами в “микродинамике”, но вероятно, что любые динамические изменения при использовании жидкости будут находиться в пределах величин, которыми можно пренебречь (если вообще будут).

Итог

Ферромагнитная жидкость одно из интереснейших изобретений прошлого столетия, внедрение которого только начинается. Её использование вместо центрирующей шайбы — одна из самых заметных и значимых инноваций в производстве динамических излучателей за последние 10 лет. Возможно, статья кому-то покажется однобокой, но нам не удалось найти весомых аргументов в пользу того, что жидкость “вредит звуку” или как-то его портит. Если такие факты существуют — делитесь в комментах. Но пока, на наш взгляд — это исключительно благо.

В качестве завершения рекомендуем к просмотру несколько потрясающе красивых роликов с ферромагнитной жидкости.

Занятые визуальные эффекты и скульптуры из ферромагнитной жидкости:

Часы:

Вступайте в закрытый клуб Pult.ru!
Подпишитесь на рассылку
Вы успешно подписаны!