Тесла-компресор.
Цей пристрій відноситься до області машинобудування, зокрема, до насосів стиснення газоподібних речовин різної продуктивності.
Усі механічні компресори, такі як поршневі, гвинтові, відцентрові, дифузійні і т.д. володіють істотним недоліком - тертям механічних деталей один про одного. Наприклад, поршень, щоб створити стиснення порції газу в десять літрів повітря (10 грам) повинен зробити, як мінімум, одне повне рух уздовж циліндра, з вагою поршня з кільцями не менше 10 кілограмів на відстань приблизно 0,3 метра (для середніх тисків ). Через стиснення 10 грам ми змушені робити роботу з переміщення поршня, рухати міцний шток з важким кривошипом, обертати ротор електродвигуна, і ця вся робота в кінцевому підсумку йде на нагрів деталей і охолоджуючої води. Чим могутніше компресор, тим більше і важче механічні деталі переміщення, які вимагають мастила і охолоджувальної води, тим нижче використання електричної енергії приводу.
Мудра природа підказує нам більш раціональний шлях стиснення газів, проте ми чомусь погано розуміємо її з-за неповноти знань. Влітку, під час грози, гуркіт грому чутні на відстані 10 - 15 кілометрів. Можна уявити, які тиску треба створити, щоб вийшла така чутність, та ще при буйному вітрі. І все це без поршнів і циліндрів. У каналі розряду блискавки відбувається іонізація повітря (відрив зовнішніх електронів від атомів). А оскільки іони розташовані в сильному електричному полі між хмарою і землею, воно прискорює їх від позитивного заряду (хмари) у бік землі. І хоча довжина руху іонів всього кілька сантиметрів, сили тиску на кубик повітря досягають десятків тонн. Такої сили удари ми і чуємо над головою. Питається, а як раціонально використовувати такий унікальний принцип дії природи для компресорів?
Більше сотні років тому Нікола Тесла створив незвичайний трансформатор без залізного сердечника, нині званий котушкою Тесла. Цей пристрій відрізняється тим, що при мінімальній вазі і малому габариті можна отримувати високі напруги і великі струми.
Пристрій гранично просте. Тут тільки дві обмотки. На первинну обмотку підключені джерело струму напругою 1-6 кіловольт з конденсатором і розрядником. В результаті в цьому контурі створюються пульсуючі струми високої частоти, а у вторинній обмотці з великим числом витків виникають такі ж високочастотні коливання струму, але з високою напругою до декількох мільйонів вольт. Якщо зараз на верхньому кінці вторинної обмотки (його називають теплим) поставити випрямляч, тоді виходить чудовий прискорювач постійного струму (електростатичний прискорювач). Корона, що утворюється на вістрі теплого кінця, за рахунок пульсацій випрямленого струму і зосередженого на голці електричного постійного поля зриває зовні електрони з будь-яких газових атомів. А утворюються іони розганяються електричним полем до швидкостей в десятки і сотні кілометрів на секунду (повторимо, в секунду) відлітають у простір, попутно захоплюючи за собою все зустрічаються атоми і молекули повітря. Виходить швидкісний напір. Однак коли міряєш такий потік іонізованого повітря приладом, він виходить дуже вузьким, спрямованим по осі дії корони і вимірюється на відстані 3 - 4 метри від голки (при 200 кіловольт) у звичайній атмосфері. Такий потік природно використовувати в ролі компресора практично неефективно, тому потрібно додаткове пристрій, здатний перетворити швидкісний напір в тиск. І знову запитаємо у природи, - як раціональніше виконати таке перетворення? Вона однозначно відповість - треба кілька таких струменів завращать як звичайний вихору, він, у свою чергу створить щільний потік з високим тиском. Як відомо, газові циклони, вихори, смерчі мають величезну енергією тиску, яке і є руйнує силою. Приміром, у 60 х роках в Кіровській області стався курйозний випадок. Гусеничний трактор орав колгоспне поле, наближалася гроза. Раптом налетів сильний вихор, підхопив цей трактор разом з многолемешним плугом, підняв в повітря, переніс за два з половиною кілометри в ліс і акуратно поставив. Тракторист відбувся переляком. Уявити навіть важко силу урагану руйнуючого цілі міста, - а причина проста - енергія теплого повітря переходить у кінетичну енергію обертання повітряної маси, чим і створюються високі тиски. Цілком розумно використовувати цей прийом у техніці.
Для цього візьмемо посудину типу каструлі, в стінках якої уздовж по колу поставимо три-чотири ізоляторних трубки з голками таким чином, щоб виходило загальне закручування повітряного потоку при включенні високої напруги на чотири корони.
Ріс.2.Общій вигляд пристрою з перетворення кінетичної енергії іонів повітря в тиск.
Кожна корона підсмоктується повітря через трубку, у якій вона закріплена, і жене вперед, тобто голка є невеликим насосом (можна кілька голок на одному електроді). Закручування чотирьох іонних потоків народжує загальний вихор, який, піднімаючись в конусної кришці каструлі, переводить загальну енергію обертання в тиск у вихідному трубопроводі в кінці конуса. Цілком природно, за патрубком з тиском необхідно встановити зворотний клапан, а за ним по трубопроводу потрібно посудину-рессивери з метою накопичення обсягу стисненого повітря для витрачання у виробництві. Цей пристрій забезпечує будь-які мислимі тиску, все залежить тільки від величини напруги прикладеного до голок на теплих кінцях, тобто від потужності котушки Тесли. Величина коефіцієнта корисної дії (ККД) такого насоса практично не менш 90%, оскільки витрати енергії йдуть тільки на освіту корони, а вони не великі. Для порівняння відзначимо; на виробництво стисненого повітря звичайним компресором в кількості 2 тонн на годину при тиску 25 атм. необхідна енергія електродвигуна 200 кіловат. Розрахунки показують, що стиснення того ж кількості повітря тесла-методом зажадає менше 40 кіловат. Економія, як бачите, вражає. До того ж дана конструкція не має рухомих і механічно тертьових деталей, немає потреби в мастилі. Регулювання проводиться струмом корони, значить і тиск змінюється майже безінерційної, що дозволяє налагодити ідеальну автоматику і працювати без обслуговуючого персоналу. Конструкція легка і найпростіший, що відкриває широкий діапазон використання не тільки на виробництві, транспорті і т.д.
У тридцятих і сорокових роках навіть у Росії було налагоджено використання дирижаблів. Вони не поспішаючи плавали в просторах атмосфери не тільки для перевезення пасажирів, але іноді використовувалися як протипожежна охорона тайги, а також застосовувалися для виявлення протизаконних вирубок лісів країни. Швидкість їх цілком відповідала їх призначенням, вони курсували над тайговими килимами Сибіру і Півночі, виконуючи свою роботу.
У дирижаблів були і непродуктивні технічні клопоти. Для підйому та посадки доводилося застосовувати додатковий баласт у вигляді мішків з піском, так і гелій у той час був гранично дорогим. І особливо, - неможливість регулювання їх вантажопідйомності звела нанівець всі достоїнства, і остаточно вирішила їх подальшу долю на забуття.
Тесла - компресор має всі можливості оживити дирижаблі як транспортний засіб для нашої величезної країни. Пристрій сучасного дирижабля приблизно таке. Зовнішня, біля поверхні тонкостінна оболонка наповнюється гелієм для пожежобезпеки від блискавки, а внутрішня, основна несуча заповнюється за секціями воднем. Оскільки водень, як і гелій, досить дорогий продукт, його шкода викидати в атмосферу. Та й механічний компресор потрібний потужний, значить і важкий для скачування водню в балони. Тільки тому вантажопідйомність не регулюється, отже, і посадка його в пункті призначення вкрай утруднена, а там, де немає лебідки для підтягування корпусу до землі й щогли для утримання, взагалі не можлива.
Останнім часом навіть по нашому телебаченню пройшла інформація, що в Японії почали «бігати» автомобілі не на бензині, а просто на воді. Уявити собі важко - замість бензину застосовується вода. Було відзначено, що 1 літра води вистачає на 80 кілометрів пробігу. Надійшло аналогічне повідомлення і з Англії. 17 червня 2008, коли було перше повідомлення, є початок краху світової газонафтової енергетики і початок нормальної, екологічно чистої роботи машин і агрегатів. Річ здається неймовірна, на перший погляд порушує фізичний закон збереження енергії, - воду в циліндрах двигуна спалили і на вихлопі знову ж таки отримали воду. Робота руху автомобіля виходить «дармова», з нічого. Альтернативна енергетика дане явище вже давно обгрунтувала теоретично і всіляко намагалася проштовхнути до впровадження, проте офіційна наука «сором'язливо» очікувально мовчали. Та й зараз мовчить замість того, щоб радіти такому високому досягненню людської думки.
А справа в принципі не складна. У звичайному порядку, коли воду розкладають в електролітичній ванні з добавками лугу або кислоти, витрачають на дві молекули 14,2 Електронвольт, основна енергія витрачається на нагрівання розчину. При злитті атомів водню з киснем, тобто при спалюванні, виділяється 6 еВ енергії. Виходять витрати 6 - 14,2 = - 8,2 еВ - ми в збитку. Але якщо розкладати воду резонансним способом навіть слабенькою електромагнітної хвилею, скажімо малопотужним лазером з частотою 1,87 х 14 жовтень Герц, тобто з енергією 0,74 еВ, що відповідає мінімальній частоті коливань хімічного зв'язку водню з киснем (О - Н), тоді вода просто розпадається на атоми і виходить звичайна суміш двох газів водневого з кисневим. З усією очевидністю японські інженери скористалися даними методом. При введенні такої суміші в камеру згоряння автомобіля суміш вибухає, виділяючи теплоту 6 - 0,74 = 5, 25 еВ, що не гірше будь-якого бензину. Цей же ефект можна отримати, якщо застосувати замість лазера каталізатор з електронною плазмовою частотою 1,87 х 10 14 Гц. Такий каталізатор неважко підібрати спектроскопією твердого тіла. Альтернативна енергетика вчить; для отримання чистого водню з води раціонально застосувати розкладання пари на складові атоми в трубці уздовж променя лазера з зазначеної частотою, а на виході з трубки поставити досить сильний магніт. Тоді водневі атоми, які не мають магнітного моменту, пройдуть у магнітному полі прямо по осі трубки, а кисневі атоми до їхнього внутрішнього магнітиком різко відхиляться убік, в іншій трубопровід.
Якщо на дирижаблі встановити тесла-компресор з резонансним джерелом водню з води, то ми отримуємо ідеальну установку як універсальний транспортний засіб для населення. Чим більше кількість пасажирів, тим сильніше тесла - компресор накачує водень в оболонку. Для посадки дирижабля компресор може завантажувати водень в ємності з поліацетіленом, який чудово поглинає водень у великих обсягах, в екстрених випадках можна просто випустити в атмосферу, запас води завжди дасть потрібну кількість водню для підйому.
Якщо в дирижаблі застосувати до двох внутрішнім оболонок з воднем і третьої порожній між ними три тесла-компресора, тоді швидкість регулювання опускання і підйому дирижабля взагалі зростає до максимуму. При опусканні дирижабля два тесла-компресора викачують водень, а третій, у порожню, серединну оболонку вкачують повітря, тим самим допомагає водню виходити, і повітрям обважнює конструкцію до потрібної межі. Погодьтеся, в цьому випадку для регулювання висоти відпадає будь-яка необхідність в непотрібному баласті, який до цих пір використовується.
Виходить майже вільне регулювання висоти і вантажопідйомності дирижабля, що відкриває широкий шлях для використання його в якості повітряного трамвайчика на величезних просторах Росії між населеними пунктами. Наша країна, як ніяка інша з її спокійною північній атмосферою, майже без вітрів, підходить для використання дирижаблів. Не можна скидати з рахунків і пожежогасіння неосяжних лісів. Дирижабль за таких умов сам може набирати воду зі ставка або річки і скидати на згарище без шкоди для своєї конструкції. Вантажопідйомність може становити до 2000 тонн, що не під силу ні літаку, ні вертольоту. Правда, для великих вантажів доведеться замінити використовувані сьогодні турбореактивні двигуни на більш сучасні, - атмосферні електрореактивних, які гранично малі за габаритами і не обмежені за потужністю, але про це піде окрема мова.
Інженер-електрик Катаргін Рудольф Клавдійович.
Цей пристрій відноситься до області машинобудування, зокрема, до насосів стиснення газоподібних речовин різної продуктивності.
Усі механічні компресори, такі як поршневі, гвинтові, відцентрові, дифузійні і т.д. володіють істотним недоліком - тертям механічних деталей один про одного. Наприклад, поршень, щоб створити стиснення порції газу в десять літрів повітря (10 грам) повинен зробити, як мінімум, одне повне рух уздовж циліндра, з вагою поршня з кільцями не менше 10 кілограмів на відстань приблизно 0,3 метра (для середніх тисків ). Через стиснення 10 грам ми змушені робити роботу з переміщення поршня, рухати міцний шток з важким кривошипом, обертати ротор електродвигуна, і ця вся робота в кінцевому підсумку йде на нагрів деталей і охолоджуючої води. Чим могутніше компресор, тим більше і важче механічні деталі переміщення, які вимагають мастила і охолоджувальної води, тим нижче використання електричної енергії приводу.
Мудра природа підказує нам більш раціональний шлях стиснення газів, проте ми чомусь погано розуміємо її з-за неповноти знань. Влітку, під час грози, гуркіт грому чутні на відстані 10 - 15 кілометрів. Можна уявити, які тиску треба створити, щоб вийшла така чутність, та ще при буйному вітрі. І все це без поршнів і циліндрів. У каналі розряду блискавки відбувається іонізація повітря (відрив зовнішніх електронів від атомів). А оскільки іони розташовані в сильному електричному полі між хмарою і землею, воно прискорює їх від позитивного заряду (хмари) у бік землі. І хоча довжина руху іонів всього кілька сантиметрів, сили тиску на кубик повітря досягають десятків тонн. Такої сили удари ми і чуємо над головою. Питається, а як раціонально використовувати такий унікальний принцип дії природи для компресорів?
Пристрій гранично просте. Тут тільки дві обмотки. На первинну обмотку підключені джерело струму напругою 1-6 кіловольт з конденсатором і розрядником. В результаті в цьому контурі створюються пульсуючі струми високої частоти, а у вторинній обмотці з великим числом витків виникають такі ж високочастотні коливання струму, але з високою напругою до декількох мільйонів вольт. Якщо зараз на верхньому кінці вторинної обмотки (його називають теплим) поставити випрямляч, тоді виходить чудовий прискорювач постійного струму (електростатичний прискорювач). Корона, що утворюється на вістрі теплого кінця, за рахунок пульсацій випрямленого струму і зосередженого на голці електричного постійного поля зриває зовні електрони з будь-яких газових атомів. А утворюються іони розганяються електричним полем до швидкостей в десятки і сотні кілометрів на секунду (повторимо, в секунду) відлітають у простір, попутно захоплюючи за собою все зустрічаються атоми і молекули повітря. Виходить швидкісний напір. Однак коли міряєш такий потік іонізованого повітря приладом, він виходить дуже вузьким, спрямованим по осі дії корони і вимірюється на відстані 3 - 4 метри від голки (при 200 кіловольт) у звичайній атмосфері. Такий потік природно використовувати в ролі компресора практично неефективно, тому потрібно додаткове пристрій, здатний перетворити швидкісний напір в тиск. І знову запитаємо у природи, - як раціональніше виконати таке перетворення? Вона однозначно відповість - треба кілька таких струменів завращать як звичайний вихору, він, у свою чергу створить щільний потік з високим тиском. Як відомо, газові циклони, вихори, смерчі мають величезну енергією тиску, яке і є руйнує силою. Приміром, у 60 х роках в Кіровській області стався курйозний випадок. Гусеничний трактор орав колгоспне поле, наближалася гроза. Раптом налетів сильний вихор, підхопив цей трактор разом з многолемешним плугом, підняв в повітря, переніс за два з половиною кілометри в ліс і акуратно поставив. Тракторист відбувся переляком. Уявити навіть важко силу урагану руйнуючого цілі міста, - а причина проста - енергія теплого повітря переходить у кінетичну енергію обертання повітряної маси, чим і створюються високі тиски. Цілком розумно використовувати цей прийом у техніці.
Для цього візьмемо посудину типу каструлі, в стінках якої уздовж по колу поставимо три-чотири ізоляторних трубки з голками таким чином, щоб виходило загальне закручування повітряного потоку при включенні високої напруги на чотири корони.
Ріс.2.Общій вигляд пристрою з перетворення кінетичної енергії іонів повітря в тиск.
Кожна корона підсмоктується повітря через трубку, у якій вона закріплена, і жене вперед, тобто голка є невеликим насосом (можна кілька голок на одному електроді). Закручування чотирьох іонних потоків народжує загальний вихор, який, піднімаючись в конусної кришці каструлі, переводить загальну енергію обертання в тиск у вихідному трубопроводі в кінці конуса. Цілком природно, за патрубком з тиском необхідно встановити зворотний клапан, а за ним по трубопроводу потрібно посудину-рессивери з метою накопичення обсягу стисненого повітря для витрачання у виробництві. Цей пристрій забезпечує будь-які мислимі тиску, все залежить тільки від величини напруги прикладеного до голок на теплих кінцях, тобто від потужності котушки Тесли. Величина коефіцієнта корисної дії (ККД) такого насоса практично не менш 90%, оскільки витрати енергії йдуть тільки на освіту корони, а вони не великі. Для порівняння відзначимо; на виробництво стисненого повітря звичайним компресором в кількості 2 тонн на годину при тиску 25 атм. необхідна енергія електродвигуна 200 кіловат. Розрахунки показують, що стиснення того ж кількості повітря тесла-методом зажадає менше 40 кіловат. Економія, як бачите, вражає. До того ж дана конструкція не має рухомих і механічно тертьових деталей, немає потреби в мастилі. Регулювання проводиться струмом корони, значить і тиск змінюється майже безінерційної, що дозволяє налагодити ідеальну автоматику і працювати без обслуговуючого персоналу. Конструкція легка і найпростіший, що відкриває широкий діапазон використання не тільки на виробництві, транспорті і т.д.
У тридцятих і сорокових роках навіть у Росії було налагоджено використання дирижаблів. Вони не поспішаючи плавали в просторах атмосфери не тільки для перевезення пасажирів, але іноді використовувалися як протипожежна охорона тайги, а також застосовувалися для виявлення протизаконних вирубок лісів країни. Швидкість їх цілком відповідала їх призначенням, вони курсували над тайговими килимами Сибіру і Півночі, виконуючи свою роботу.
У дирижаблів були і непродуктивні технічні клопоти. Для підйому та посадки доводилося застосовувати додатковий баласт у вигляді мішків з піском, так і гелій у той час був гранично дорогим. І особливо, - неможливість регулювання їх вантажопідйомності звела нанівець всі достоїнства, і остаточно вирішила їх подальшу долю на забуття.
Тесла - компресор має всі можливості оживити дирижаблі як транспортний засіб для нашої величезної країни. Пристрій сучасного дирижабля приблизно таке. Зовнішня, біля поверхні тонкостінна оболонка наповнюється гелієм для пожежобезпеки від блискавки, а внутрішня, основна несуча заповнюється за секціями воднем. Оскільки водень, як і гелій, досить дорогий продукт, його шкода викидати в атмосферу. Та й механічний компресор потрібний потужний, значить і важкий для скачування водню в балони. Тільки тому вантажопідйомність не регулюється, отже, і посадка його в пункті призначення вкрай утруднена, а там, де немає лебідки для підтягування корпусу до землі й щогли для утримання, взагалі не можлива.
Останнім часом навіть по нашому телебаченню пройшла інформація, що в Японії почали «бігати» автомобілі не на бензині, а просто на воді. Уявити собі важко - замість бензину застосовується вода. Було відзначено, що 1 літра води вистачає на 80 кілометрів пробігу. Надійшло аналогічне повідомлення і з Англії. 17 червня 2008, коли було перше повідомлення, є початок краху світової газонафтової енергетики і початок нормальної, екологічно чистої роботи машин і агрегатів. Річ здається неймовірна, на перший погляд порушує фізичний закон збереження енергії, - воду в циліндрах двигуна спалили і на вихлопі знову ж таки отримали воду. Робота руху автомобіля виходить «дармова», з нічого. Альтернативна енергетика дане явище вже давно обгрунтувала теоретично і всіляко намагалася проштовхнути до впровадження, проте офіційна наука «сором'язливо» очікувально мовчали. Та й зараз мовчить замість того, щоб радіти такому високому досягненню людської думки.
А справа в принципі не складна. У звичайному порядку, коли воду розкладають в електролітичній ванні з добавками лугу або кислоти, витрачають на дві молекули 14,2 Електронвольт, основна енергія витрачається на нагрівання розчину. При злитті атомів водню з киснем, тобто при спалюванні, виділяється 6 еВ енергії. Виходять витрати 6 - 14,2 = - 8,2 еВ - ми в збитку. Але якщо розкладати воду резонансним способом навіть слабенькою електромагнітної хвилею, скажімо малопотужним лазером з частотою 1,87 х 14 жовтень Герц, тобто з енергією 0,74 еВ, що відповідає мінімальній частоті коливань хімічного зв'язку водню з киснем (О - Н), тоді вода просто розпадається на атоми і виходить звичайна суміш двох газів водневого з кисневим. З усією очевидністю японські інженери скористалися даними методом. При введенні такої суміші в камеру згоряння автомобіля суміш вибухає, виділяючи теплоту 6 - 0,74 = 5, 25 еВ, що не гірше будь-якого бензину. Цей же ефект можна отримати, якщо застосувати замість лазера каталізатор з електронною плазмовою частотою 1,87 х 10 14 Гц. Такий каталізатор неважко підібрати спектроскопією твердого тіла. Альтернативна енергетика вчить; для отримання чистого водню з води раціонально застосувати розкладання пари на складові атоми в трубці уздовж променя лазера з зазначеної частотою, а на виході з трубки поставити досить сильний магніт. Тоді водневі атоми, які не мають магнітного моменту, пройдуть у магнітному полі прямо по осі трубки, а кисневі атоми до їхнього внутрішнього магнітиком різко відхиляться убік, в іншій трубопровід.
Якщо на дирижаблі встановити тесла-компресор з резонансним джерелом водню з води, то ми отримуємо ідеальну установку як універсальний транспортний засіб для населення. Чим більше кількість пасажирів, тим сильніше тесла - компресор накачує водень в оболонку. Для посадки дирижабля компресор може завантажувати водень в ємності з поліацетіленом, який чудово поглинає водень у великих обсягах, в екстрених випадках можна просто випустити в атмосферу, запас води завжди дасть потрібну кількість водню для підйому.
Якщо в дирижаблі застосувати до двох внутрішнім оболонок з воднем і третьої порожній між ними три тесла-компресора, тоді швидкість регулювання опускання і підйому дирижабля взагалі зростає до максимуму. При опусканні дирижабля два тесла-компресора викачують водень, а третій, у порожню, серединну оболонку вкачують повітря, тим самим допомагає водню виходити, і повітрям обважнює конструкцію до потрібної межі. Погодьтеся, в цьому випадку для регулювання висоти відпадає будь-яка необхідність в непотрібному баласті, який до цих пір використовується.
Виходить майже вільне регулювання висоти і вантажопідйомності дирижабля, що відкриває широкий шлях для використання його в якості повітряного трамвайчика на величезних просторах Росії між населеними пунктами. Наша країна, як ніяка інша з її спокійною північній атмосферою, майже без вітрів, підходить для використання дирижаблів. Не можна скидати з рахунків і пожежогасіння неосяжних лісів. Дирижабль за таких умов сам може набирати воду зі ставка або річки і скидати на згарище без шкоди для своєї конструкції. Вантажопідйомність може становити до 2000 тонн, що не під силу ні літаку, ні вертольоту. Правда, для великих вантажів доведеться замінити використовувані сьогодні турбореактивні двигуни на більш сучасні, - атмосферні електрореактивних, які гранично малі за габаритами і не обмежені за потужністю, але про це піде окрема мова.
Інженер-електрик Катаргін Рудольф Клавдійович.