Новые источники энергии - Александр Фролов

Публикуя данные идеи, я предполагаю их успешную коммерциализацию, и, желательно, с моим участием. Дальнейшее развитие проекта зависит от Ваших производственных возможностей. Для начала, нам необходимо небольшое опытное производство, чтобы исследовать в ходе опытно-конструкторских работ основные факторы улучшения данной технологии, и найти способы ее оптимальной реализации в процессе серийного производства. Подробнее, этот и другие проекты показаны в моей книге «Новые космические технологии», 2012 г.

Перейдем к центробежным машинам с реактивным эффектом, то есть аналогам турбины Герона Александрийского. Схема показана на рис. 33. В трактате «Пневматика», примерно 120 лет до нашей эры, Герон описал различные машины, приводимые в движение сжатым воздухом или паром за счет реактивного эффекта. Например, «эолипил» Герона представлял собой первую паровую турбину в форме шара, вращаемую силой струй водяного пара, вылетающего под большим давлением из тангенциально расположенных сопел.

Рис. 33. Турбина Герона Александрийского

Турбина Герона использует давление пара, как и современные паровые и другие газотурбинные машины, на которых основана современная энергетика. «Давление пара» – эти важные слова крепко сидят в головах всех энергетиков и машинистов паровозов. Для создания давления надо нагреть воду, то есть, жечь газ, уголь, мазут. тогда будет вращаться турбина электрогенератора. Г оспода энергетики, вас обманывают! Давление, как результат центробежной силы, создается без топлива, почти даром! Это известно тысячи лет, но вам это не рассказывали. или вы это забыли.

Примерно в 1760 году, двигатель, основанный на реактивном действии вытекающей воды, изобрел Иоганн Андреас фон Зегнер (Johann Andreas von Segner). Зегнер не ставил перед собой задачу получения автономно работающей машины. Он применил метод использования центробежной силы для ускорения ротора водяной мельницы – машины, которая производила полезную работу при подаче в нее извне потока воды. Однако, суть его идеи в том, что мощность машины зависит не только от кинетической энергии потока воды. В такой машине можно создавать любое давление струи на выходе, так как оно увеличивается при увеличении скорости вращения ротора: центробежная сила ускоряет рабочую массу, и создает эффект отрицательного давления (разряжения) на входе потока в ротор. Перепад давления растет. Это обуславливает избыточную мощность. В основе многих предлагаемых центробежных машин есть общий принцип «Сегнерова колеса». Режим самовращения «модернизированного» Сегнерова колеса можно упрощенно представить себе так, как показано на рис. 34.

Рис. 34. Ротор Сегнера. Вода входит через ось вращения

Важные нюансы. Первое, при условии, что система герметичная , и вода поступает в ротор самостоятельно за счет перепада давления, а не накачивается насосом, такой ротор будет самоускоряться, пока в него поступает вода. В центре, вдоль оси, поток воды движется с меньшей скоростью, чем на выходе, поэтому сечение трубы на входе должно быть больше суммарного сечения всех сопел. Отметим, что кроме крутящего момента, в конструкции создается парный эффект – осевая тяга.

Другая конструктивная тонкость – рабочая жидкость должна быть сжимаемая . Алгоритм включает фазы сжатия за счет центробежных сил и расширение, при этом в системе возникает дополнительная кинетическая энергия за счет высвобождения потенциальной энергии сжатия. Прирост кинетической энергии потока мы сможет использовать на крыльчатках турбины или другим способом. Для выполнения этих условий, необходимо позволить воде при движении ускоряться за счет влияния центробежных сил. Оптимальной траекторией ее движения, теоретики называют логарифмическую спираль переменного радиуса, показанную на рис. 35.

Рис. 35. Логарифмическая спираль

Некоторые современные центробежные насосы и вентиляторы уже имеют именно такую конструкцию лопастей или траектории движения рабочей массы, поэтому они очень эффективны. В упрощенном варианте, движение массы воды по плоской или конусной спирали с любым увеличением радиуса, дает воде возможность ускоряться, и создавать дополнительный крутящий момент для ротора.

Возможно, использование воздуха в роли рабочей массы будет проще, но он намного легче, поэтому скорости вращения будут значительно больше, а это потребует качественного изготовления вращающихся деталей машин и обработки (полировки) корпуса. Теоретически, все представляется не очень сложным.

Рассмотрим наиболее известный и достоверный пример реализации технического устройства, работающего в соответствии с данными принципами: мотор Клема (Clem motor), использующий центробежную силу для самовращения. В 1972 году, Ричард Клем работал оператором тяжелой техники в Далласе, США. Он заметил, что обычный разбрызгиватель горячего асфальта продолжает вращаться еще час после того, как отключают его привод. Ось такой машины вертикальная, а ротор имеет конусную форму. Клемм не знал теории, он начал изучать вопрос эмпирически, и построил самовращающийся «мотор Клема». На рис. 36 показана принципиальная схема такого генератора, который может использовать центробежную силу при движении жидкой массы по конусной расширяющейся траектории.

Рис. 36. Вариант принципиальной схемы генератора Клема

Это не оригинальная схема Клема, а вариант конструктивного исполнения его идеи. На рис. 37 показана еще одна принципиальная схема данной конструкции. Конусный ротор помещается в конусный корпус, и имеет вырезанные в нем спиральные каналы. Эти спиральные дорожки проходят вдоль конуса и заканчиваются на его основании в виде сопел (форсунок). Рекомендации теоретиков и практиков по созданию аналогичных конструкций заключаются в том, что надо «дать жидкости возможность укоряться», поскольку на нее действует центробежная сила.

Рис. 37 Принцип работы привода Клема. Вариант конструкции

Для этого спираль должна иметь увеличение шага при увеличении радиуса, а также желательно увеличивать сечение канала, по которому идет жидкость, по мере приближения к соплу. Это не отмечается в статьях про двигатель Клема, но предполагается теоретически.

Спиральную трубку, по которой движется рабочая жидкая масса, имеющую увеличение шага и сечения по мере увеличения радиуса вращения, называют «рог антилопы».

Здесь есть несколько факторов. Суть не только в реактивном эффекте Сегнера. Ускорение движущейся по спирали жидкости, взаимодействующей с ротором, приводит к тому, что она передает ротору момент вращения. На входе в ротор, скорость жидкости равна скорости вращения ротора. На участке траектории перед соплом, жидкость движется быстрее ротора (прибавка скорости обусловлена центробежным эффектом). Таким образом, ротор ускоряется, а при определенной скорости вращения, внешний привод можно отключать, и машина переходит в режим генератора энергии. Для оптимального использования кинетической энергии струи после выхода из сопла, в конструкции целесообразно применить наклонные отражатели – лопасти крыльчатки турбины.

Таким образом, в данной конструкции есть три ключевых аспекта:

1. Реактивный эффект Сегнера ускоряет ротор.

2. Ускорение жидкости, при наличии возможности увеличения радиуса ее движения под действием центробежной силы, приводит к тому, что она движется быстрее ротора, и сообщает ему дополнительный крутящий момент.

3. Реактивное взаимодействие массы воды, которая уже вылетела из сопла и «работает» с крыльчаткой турбины, закрепленной на роторе, дополнительно ускоряет его вращение.

Ричард Клем построил машину, которая использовала пищевое оливковое масло «Мазола» (Mazola), так как жидкость при работе сильно нагревалась (примерно до +150 градусов по Цельсию), и вода закипала. Возможно, масло необходимо использовать еще и потому, что эта жидкость имеет большую упругость, чем вода. В реальной конструкции Клема, жидкость нагнеталась в полый вал при давлениях в диапазоне 300–500 фунтов на квадратный дюйм (21–35 кг/см2), проходила по тесным спиральным каналам конуса и выходила через сопла. Это заставляло конус вращаться. Скорость вращения вала в конструкции Клема достигала 2300 оборотов в минуту. Для охлаждения рабочей жидкости, использовался теплообменник (радиатор).

Известно, что первый мотор не выдержал нагрузок, и разрушился. Второй вариант двигателя Клем сделал более прочным. В данном варианте, мотор имел мощность примерно 350 л.с. и весил около 90 кг.

Ричард поставил свой мотор на автомобиль, и демонстрировал его работу в поездках. Аккумулятор использовался только для старта мотора и работы фар автомобиля. По словам автора изобретения, энергетическая установка «состояла из семиступенчатого насоса (seven stage pump) и конвертора». Насос, как его характеризовал автор, использовался для «подачи масла под давлением из хранилища в конвертор, где энергия конвертировалась в силу, достаточную для вращения мотора». Масло возвращалось в бак, и вновь продолжался цикл движения рабочего тела. Конвертор, то есть преобразователь энергии, действовал подобно турбине, но «не являлся турбиной в обычном смысле этого слова», как говорил Клем.