Владельцы патента RU 2364969:

Изобретение относится к физике магнетизма, к получению однонаправленного пульсирующего вихревого магнитного поля, создающего тянущее по окружности магнитное поле по отношению к движущемуся в нем ферромагнитному телу. Способ создания вихревого магнитного поля вдоль некоторой окружности, эквивалентный вращению магнитного поля, состоит в том, что несколько постоянных магнитов симметрично располагают относительно окружности. Продольные магнитные оси постоянных магнитов совмещают с касательными к указанной окружности в точках, расположенных симметрично на этой окружности. Число n постоянных магнитов находят из условия 2π/n≤ΔΘ, где угол ΔΘ=arccos, параметр γ=d/R, a d - расстояние от точек пересечения продольных магнитных осей постоянных магнитов с их плоскостями полюсов до указанной окружности радиуса R. Силовую функцию постоянных магнитов D и параметр γ выбирают, чтобы тормозящий момент, создаваемый предыдущим магнитом, частично или полностью компенсировался ускоряющим моментом последующего магнита по направлению вихревого магнитного поля. Величина D=µ 0 µνS 2 H 0 2 /8π 2 R 5 , где µ 0 =1,256.10 -6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, µ - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного тела объемом ν, которое взаимодействует с магнитным полем, напряженность которого равна Н 0 в плоскости полюсов постоянных магнитов с поперечным сечением их полюсов S. Технический результат состоит в получении вращательного движения ферромагнитного тела, то есть в получении механической (электрической) энергии от статической магнитопериодической структуры. 6 ил.

Изобретение относится к физике магнетизма, в частности к способам получения конфигурации магнитного поля в форме однонаправленно пульсирующего вихревого поля, создающего тянущее по окружности магнитное поле по отношению к движущемуся в нем ферромагнитному телу (эксцентрику).

Известно, что напряженность магнитного поля вдоль продольной оси магнита вдвое больше, чем в направлениях, ортогональных продольной магнитной оси. Распределение напряженности магнитного поля в пределах сферы, центр которой совпадает с точкой пересечения плоскости магнитных полюсов подковообразного магнита с продольной магнитной осью, задается диаграммой направленности, например, в виде тела вращения относительно продольной магнитной оси контуром кардиоиды, заданной выражением:

где α - угол отклонения радиус-вектора до произвольной точки на сфере от направления, совпадающего с продольной магнитной осью. Так, при α=0 имеем ξ(0)=1, при α=π/2 получаем ξ(π/2)=0,5, что отвечает известным физическим данным . Для подковообразного магнита при α=π значение ξ(π)=0. Для прямого магнита диаграмма направленности представляется эллипсоидом вращения, большая полуось которого вдвое больше малой его полуоси и совпадает с продольной магнитной осью.

Известно, что вращательный момент, сообщаемый ротору синхронного или асинхронного двигателя переменного тока со стороны его статора, возникает вследствие вращающегося магнитного поля, вектор которого вращается относительно оси ротора в функции времени. При этом такое магнитное поле определяет динамический процесс его взаимодействия с ротором.

Неизвестны способы создания вихревого магнитного поля синтезом статических магнитных полей, создаваемых какой-либо совокупностью неподвижных постоянных магнитов. Поэтому неизвестны аналоги заявляемому техническому решению.

Целью изобретения является способ создания вихревого магнитного поля, в котором ферромагнитное тело испытывает действие однонаправленной пульсирующей силы, приводящей такое тело во вращательное движение, то есть получение такой статической конфигурации магнитного поля (от неподвижно расположенных постоянных магнитов), которая эквивалентна по эффекту действия вращающемуся магнитному полю.

Указанная цель достигается в заявляемом способе создания вихревого магнитного поля, состоящем в том, что несколько постоянных магнитов симметрично располагают относительно окружности, продольные магнитные оси постоянных магнитов совмещают с касательными к указанной окружности в точках, расположенных симметрично на этой окружности, а число n постоянных магнитов находят из условия 2π/n≤ΔΘ, где угол ΔΘ=arccos, параметр γ=d/R, a d - расстояние от точек пересечения продольных магнитных осей постоянных магнитов с их плоскостями полюсов до указанной окружности радиуса R, силовую функцию постоянных магнитов D и параметр γ выбирают так, чтобы тормозящий момент, создаваемый предыдущим магнитом, частично или полностью компенсировался ускоряющим моментом последующего магнита по направлению вихревого магнитного поля, причем величина D=µ 0 µνS 2 Н 0 2 /8π 2 R 5 , где µ 0 =1,256.10 -6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, µ - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного тела объемом ν, которое взаимодействует с магнитным полем, напряженность которого равна Н 0 в плоскости полюсов постоянных магнитов с поперечным сечением их полюсов S.

Достижение цели изобретения в заявляемом способе объясняется реализацией периодической структуры магнитных полей вокруг некоторой окружности с направлением продольных магнитных осей постоянных магнитов одного знака по касательным к этой окружности, в которой вихревое магнитное поле возникает благодаря различию напряженности магнитного поля вдоль и поперек продольных магнитных осей постоянных магнитов, определяемому диаграммой направленности напряженности ξ(α) магнитного поля согласно (1). Это обеспечивает превышение момента количества движения в направлении вихревого магнитного поля, сообщаемого ферромагнитному телу, над моментом количества движения в противоположном направлении.

Структура устройства, реализующего заявляемый способ, приведена на фиг.1. Возможные варианты движения ферромагнитного тела в магнитном поле одного из n постоянных магнитов представлены на фиг.2 для различных значений нагрузок и трения на оси вращения эксцентрика с ферромагнитным телом. На фиг.3 приведены графики действующих от n постоянных магнитов движущих ферромагнитное тело эксцентрика сил с учетом их распределения по углу поворота эксцентрика в пределах окружности. На фиг.4 показан график накопления импульса силы эксцентрика от действия всех n постоянных магнитов за каждый его полный оборот без учета момента трения и присоединенной нагрузки, выраженный в виде среднего вращательного момента, постоянно действующего в эксцентрике. На фиг.5 представлены графики мощностей - от вращательного момента, создаваемого вихревым магнитным полем, и от момента потерь - в функции скорости вращения эксцентрика. На фиг.6 дана схема модифицированного устройства, обеспечивающего существенное снижение потерь на трение в оси вращения вследствие динамической сбалансированности вращающегося ротора, вместо эксцентрика.

На фиг.1 реализующее способ устройство состоит из:

1 - ферромагнитного тела массой m, объемом ν с относительной магнитной проницаемостью µ,

2 - рычага длиной R закрепления ферромагнитного тела эксцентрика,

3 - оси вращения эксцентрика,

4-15 - постоянных магнитов, установленных равнонаклонно к окружности радиуса R и обращенных к ней одним из полюсов (например, южными полюсами s), точка пересечения плоскости которых с продольной магнитной осью удалена от указанной окружности (траектории вращения ферромагнитного тела 1) на расстояние d.

Ферромагнитное тело 1 с рычагом 2 показано на фиг.1 в угловом положении β относительно оси Х. Ось вращения эксцентрика помещена в точке О, точка А лежит на полюсе постоянного магнита 5, продольная магнитная ось постоянного магнита 5 совмещена с касательной АВ к окружности в точке В. В представленной схеме использовано 12 одинаковых по параметру D и одинаково наклоненных постоянных магнитов, симметрично расположенных относительно указанной окружности через углы ΔΘ=2π/12=30°.

На фиг.2 представлены графики движения ферромагнитного тела 1 относительно одного из постоянных магнитов 4-15 при различных моментах трения и присоединенной нагрузки в оси вращения 3, дающие качественное представление о процессах взаимодействия.

Верхний график - нагрузка на ось вращения весьма малая (процесс колебательный затухающий с максимальным начальным расстоянием ферромагнитного тела от полюса магнита, конечное отклонение в положении ферромагнитного тела практически нулевое).

Средний график - нагрузка на ось вращения большая (процесс апериодический затухающий с минимальным начальным расстоянием ферромагнитного тела от полюса магнита, конечное отклонение - положительное, не доходя до положения полюса магнита).

Нижний график - нагрузка на ось вращения оптимальная (процесс колебательно-апериодический затухающий с одним полупериодом колебания при большем начальном расстоянии ферромагнитного тела от полюса магнита, чем для среднего графика, конечное отклонение - отрицательное, переходя положение полюса постоянного магнита).

На фиг.3 указаны двенадцать симметрично распределенных по окружности графиков движущих эксцентрик сил в соответствующих угловых промежутках размерами ΔΘ. Видно, что максимумы этих функций существенно больше абсолютной величины их минимумов, что связано с конфигурацией диаграммы направленности ξ(α) постоянных магнитов подковообразной формы (на фиг.1 для простоты начертания изображены постоянные магниты прямоугольной формы). Это, в частности, позволяет при соответствующем выборе числа n постоянных магнитов, выборе параметра γ и величины D, определяющей напряженность магнитного поля Н 0 в плоскости полюсов магнитов, обеспечить частичную или полную компенсацию сил торможения предыдущего постоянного магнита силами ускорения от последующего по ходу вращения эксцентрика постоянного магнита.

На фиг.4 представлен график совместного действия всех использованных в устройстве постоянных магнитов, в результате чего получается средний вращательный момент, постоянно действующий в эксцентрике.

На фиг.5 показаны два графика - график полезной мощности, вырабатываемой в эксцентрике, и график мощности, затрачиваемой на преодоление трения и присоединенной нагрузки, - в функции скорости вращения эксцентрика. Точка пересечения этих графиков определяет значение установившейся скорости вращения в устройстве. При увеличении нагрузки кривая мощности потерь поднимается под большим углом относительно оси абсцисс, что соответствует смещению указанной точки пересечения графиков мощностей влево, то есть ведет к уменьшению установившегося значения N УСТ скорости вращения эксцентрика.

На фиг.6 изображена одна из возможных схем осуществления устройства, в которой ротор выполнен в виде динамически уравновешенной конструкции, например, на основе трех ферромагнитных тел, расположенных под углами 120° на равных расстояниях R от оси вращения и имеющих одинаковые массы, что не создает при вращении ротора вибрационной нагрузки на ось вращения, как в случае эксцентрика на фиг.1, из-за действия центростремительных сил (последние в таком роторе уравновешивают друг друга). Кроме того, увеличение числа ферромагнитных тел приводит и к увеличению полезной мощности в устройстве пропорционально числу таких ферромагнитных тел. Число использованных постоянных магнитов на этом чертеже уменьшено для упрощения чертежа. На самом деле это число выбирают по формуле n=hр+1, где h - число ферромагнитных тел в роторе, р=0, 1, 2, 3, … - целое число, что станет понятно из последующего описания.

Рассмотрим операционную сущность заявляемого способа путем рассмотрения действия реализующего его устройства, представленного на фиг.1.

Учитывая вид диаграммы направленности ξ(α) напряженности магнитного поля Н(α), можно понять, что на равных расстояниях от точки пересечения линии АО с окружностью радиуса R до этой точки и после нее напряженность магнитного поля будет разной, а именно: до этой точки по ходу вращения ферромагнитного тела напряженность магнитного поля выше, чем после этой точки. Следовательно, сила притяжения рассматриваемым магнитом будет больше, чем сила торможения, что видно из фиг.3 для каждого из n постоянных магнитов. Это приводит к накоплению момента импульса при вращении эксцентрика и сообщению последнему вращательного движения неограниченно долго, если образующийся вращательный момент (фиг.4) превосходит момент трения (и присоединенной нагрузки).

Рассмотрим, в частности, взаимодействие ферромагнитного тела 1 с постоянным магнитом 5 (фиг.1). Данный постоянный магнит расположен так, что его продольная магнитная ось совпадает с касательной АВ к окружности радиуса R в точке В. Точка А при этом находится на плоскости магнитного полюса и является точкой пересечения этой плоскости продольной магнитной осью АВ. Расстояние ОА=R+d, то есть точка А находится на расстоянии d от данной окружности, как это указано для постоянного магнита 7. Обозначив через безразмерный параметр γ отношение γ=d/R, величина отрезка АВ находится из выражения r 0 =АВ=R(2γ+γ 2) 1/2 . Угол ΔΘ=2π/n определяет угловой интервал в расположении постоянных магнитов симметрично относительно данной окружности, а угловое положение соответствующего постоянного магнита, отсчитываемое от оси Х системы координат, равно Θ i =2πi/n, где i=1, 2, 3, … 12. Мгновенное угловое положение ферромагнитного тела 1 с рычагом 2 обозначим через β, а угловое положение точки В на окружности относительно оси Х обозначаем как β 0i (для постоянного магнита 5 точка В находится на оси X, поэтому угол β 01 =0). Для постоянного магнита 6 угол β 02 =ΔΘ, для постоянного магнита 7 β 03 =2ΔΘ и т.д., а для постоянного магнита 4 β 012 =11ΔΘ. Углы β 0i и Θ i соотносятся между собой на постоянную разность Θ i -β 0i =arccos. Путем несложных преобразований расстояние от центра ферромагнитного тела до точки А на полюсе постоянного магнита 5 (в общем случае для i-го постоянного магнита) находится из выражения:

для диапазона 0≤β≤2π. Для постоянного магнита 5 значение Θ 1 выбирается равным ΔΘ. Угол α между продольной магнитной осью АВ постоянного магнита 5 и линией между центром ферромагнитного тела 1 и точкой А находится из выражения:

путем взятия обратной тригонометрической функции α=arcos Q. Отметим, что на фиг.1 угол α>π/2, то есть ферромагнитное тело находится в тормозящем магнитном поле постоянного магнита 5 и в ускоряющем магнитном поле постоянного магнита 6.

Подставляя найденное из (3) значение α в выражение (1), получим для диаграммы ξ(α) соотношение:

Напряженность магнитного поля в точке нахождения ферромагнитного тела относительно магнитного полюса определяется расстоянием r(β) согласно (2) и равна с учетом (4):

а сила притяжения F M (β) ферромагнитного тела постоянным магнитом определяется как:

где D=µ 0 µνS 2 Н 0 2 /8π 2 R 5 , как было указано выше.

Вектор магнитной силы F M (β), спроецированный на ортогональ к рычагу эксцентрика, определяет магнитную движущую эксцентрик силу F М ДВ (β), которая определяется как:

и которая определяет вращательный момент М(β)=F М ДВ (β)R, среднее значение которого М CP , определяемое интегрированием по промежутку 0≤β≤2π сил F М ДВ (β) для всех n постоянных магнитов, вид которых показан на фиг.3, представлено на фиг.4 без учета момента трения и момента присоединенной нагрузки.

Полезная мощность P ВР =М СР ω, где ω - угловая скорость вращения эксцентрика; ее график указан в виде наклонной прямой на фиг.5. Как известно, сила трения (присоединенной нагрузки) пропорциональна скорости вращения эксцентрика, поэтому мощность потерь представляется параболической кривой на фиг.5. Скорость вращения эксцентрика N=ω/2π [об/с] увеличивается до величины N УСТ, при которой полезная мощность и мощность потерь на трение и присоединенную нагрузку равны друг другу. Это графически отражено на фиг.5 точкой пересечения наклонной прямой с параболой. Следовательно, в режиме холостого хода (то есть при действии только трения в оси вращения) угловая скорость эксцентрика максимальна и уменьшается при присоединении к оси вращения внешней нагрузки, как это характерно, например, для двигателей постоянного тока с сериесным включением.

Работа устройства, реализующего заявляемый способ, основана на организации магнитопериодической структуры с ориентацией продольных магнитных осей постоянных магнитов (или электромагнитов) от одноименных полюсов по касательным к окружности, являющейся траекторией вращательного движения ферромагнитного тела, при этом вихревое магнитное поле, тянущее ферромагнитное тело по окружности в одном направлении, возникает вследствие превышения напряженности магнитного поля в направлении продольной магнитной оси по отношению к иным угловым направлениям, что определено диаграммой направленности ξ(α) согласно выражениям (1) и (4).

Для понимания процессов формирования вихревого магнитного поля, адекватного вращающемуся магнитному полю, в такой сугубо статической структуре необходимо показать, что наклонно установленным постоянным магнитом можно привести в движение ферромагнитное тело так, что оно в зависимости от величины силы трения, действующего на ферромагнитное тело, будет приведено либо в колебательное затухающее движение с остановкой его вблизи полюса постоянного магнита с практически нулевым смещением того или иного знака относительно точки А постоянного магнита (как для магнита 5 на фиг.1), либо будет остановлено до или после линии АО, как это представлено на средней и нижней диаграммах на фиг.2. При существенной величине трения ферромагнитное тело остановится, не доходя до линии АО (положительное остаточное смещение). Это обстоятельство легко объясняется тем, что движущая эксцентрик сила согласно выражению (7) пропорциональна cos(α+β-β 0i), аргумент которого при нахождении ферромагнитного тела точно против точки А равен π/2, поскольку β=β 0i и α=π/2, то есть при точном совпадении центра ферромагнитного тела с линией АО движущая магнитная сила F М ДВ (β) равна нулю, и ферромагнитное тело при наличии трения никогда не может занять положение на линии АО, не считая фактора его движения по инерции. Это показано на средней диаграмме фиг.2. Если трение выбрано оптимальным, ферромагнитное тело притягивается постоянным магнитом более интенсивно, чем тормозится им, поэтому центр ферромагнитного тела перейдет линию АО по инерции, как при затухающем колебательном режиме с малым трением, и остановится за линией АО (отрицательное остаточное смещение), что указано на нижней диаграмме фиг.2.

Указанные рассуждения исходили из того, что ферромагнитное тело находилось в покое или с ничтожно медленным вращением. Поэтому при очень малом трении (в современных подшипниках коэффициент трения может иметь величину ≥0,0005) расстояние между полюсом магнита и ферромагнитным телом, на котором магнит начинает приводить в движение ферромагнитное тело, является достаточно большим (на фиг.2 для верхней диаграммы это расстояние равно единице в относительных величинах). При большом трении указанное расстояние минимально (на средней диаграмме фиг.2 оно равно 0,25), а при оптимальном трении это расстояние больше указанного минимального, но меньше максимального (на нижней диаграмме фиг.2 оно равно 0,75). Последнее означает, что при таком оптимальном трении ферромагнитное тело получает достаточное ускорение и проскакивает по инерции линию АО, как при колебательном движении с малым трением, но после совершения полупериода колебаний останавливается, существенно не доходя до линии АО. При этом ферромагнитное тело остановилось бы и продолжало оставаться в состоянии покоя, если на него не стало бы действовать ускоряющее магнитное поле следующего постоянного магнита 6 (фиг.1). Поскольку пуск устройства в работу предполагает однократное сообщение эксцентрику внешнего момента импульса, то есть приведению его принудительно во вращательное движение, то в случае оптимального трения эксцентрик движется по инерции, получая всякий раз со стороны последовательности постоянных магнитов однонаправленно действующие (в интегральной интерпретации) моменты импульсов, что и поддерживает движение эксцентрика неограниченно долго в образовавшемся вихревом магнитном поле.

Таким образом, оказавшись за линией АО, ферромагнитное тело испытывает притяжение следующего по ходу вращения постоянного магнита 6 и продолжает свое движение к нему, а затем к постоянному магниту 7 и т.д. по кругу. Система постоянных магнитов построена так, что тормозящее магнитное поле предыдущего постоянного магнита частично или полностью подавляется ускоряющим магнитным полем следующего постоянного магнита. Это достигается выбором числа n постоянных магнитов и постоянной параметра γ, а также конструкцией постоянных магнитов, определяемой константой D. На фиг.3 магнитные движущие силы F М ДВ (β) распределены в диапазоне углов 2π так, что нет полной компенсации сил торможения силами ускорения, хотя максимумы последних приблизительно втрое больше модулей минимумов торможения (а не вдвое, что указывает на частичность указанной компенсации). Если увеличить число n постоянных магнитов, например, увеличением радиуса R или сокращением зазора d (то есть уменьшением γ), можно существенно ослабить влияние фактора торможения и повысить полезную мощность устройства.

При движении ферромагнитного тела относительно группы постоянных магнитов происходит подпитка вращательного состояния вращательными импульсами одного знака со стороны последовательности постоянных магнитов, располагаемых по замкнутой траектории (окружности), что приводит к непрерывному вращательному движению ферромагнитного тела. Как отмечено выше, пуск устройства в работу производят однократным внешним воздействием с заданной начальной угловой скоростью. Из неподвижного состояния устройство не может перейти в режим вращательного движения самопроизвольно, что характеризует это устройство как генератор с жестким режимом самовозбуждения.

Соответствующий расчет устройства из двенадцати постоянных магнитов (n=12) с сечением их полюсов S=8,5.10 -4 м 2 , ферромагнитного тела массой m=0,8 кг, объемом тела ν=10 -4 м 3 и с относительной магнитной проницаемостью µ=2200, с рычагом длиной R=0,2 м и зазором d=0,03 м (γ=0,15) производился по программе Microsoft Excel при выборе постоянных магнитов с напряженностью магнитного поля на полюсах Н 0 =1 кА/м для значения D=10 -4 н. Результаты этих расчетов представлены на графиках фиг.3, 4 и 5 в количественном представлении.

Недостатком устройства с ротором в виде эксцентрика является наличие его существенной вибрации. Для ее устранения следует использовать динамически уравновешенные роторы из нескольких (h) симметрично расположенных ферромагнитных тел, как это схематически показано на фиг.6. Кроме того, это приводит к увеличению в h раз выходной (полезной) мощности устройства. Ранее была дана ссылка на то, что число постоянных магнитов n в таком устройстве должно быть равно n=рh+1. Так, при h=3 число n может быть равно числам n=4, 7, 10, 13, 16 и т.д. Это позволяет существенно снизить вибрации от получаемых ротором импульсов силы. Кроме того, внутри ферромагнитных тел могут быть выполнены катушки индуктивности, в которых индуцируются э.д.с. благодаря периодическому намагничиванию и размагничиванию ферромагнитных тел при их движении относительно магнитной системы. Интересно то, что эти э.д.с. имеют частоту колебаний f=Nn и оказываются сдвинутыми по фазам колебаний друг от друга на 120°, как в трехфазном генераторе. Это может быть использовано в слаботочной энергетике в качестве генерирующего трехфазный переменный ток модуля с повышенной частотой (с частотой 400…1000 Гц), например, для электропитания гироскопов в автономном космическом полете. Вывод трехфазного тока с катушек индуктивности ферромагнитных тел осуществляется с помощью изолированных кольцевых электродов, снабженных контактными щетками.

Наконец, следует отметить, что при увеличении числа n постоянных магнитов так, что ΔΘ>2π/n, как об этом указано в формуле изобретения (на фиг.1 ΔΘ=2π/n), при соответствующем увеличении параметра γ увеличивается длина отрезка r 0 и происходит перекрытие зон притяжения ферромагнитного тела смежными постоянными магнитами, что позволяет нейтрализовать действие зон торможения и повысить мощность устройства.

Феномен получения вихревого магнитного поля от статического устройства и без потери магнитных свойств используемых постоянных магнитов вступает в противоречие с существующими представлениями о невозможности создания «perpetum mobile», поэтому физикам-теоретикам, занимающимся проблемами магнетизма, необходимо будет найти объяснение данному явлению. Аналогичные феномены были установлены автором при исследовании движения ферромагнитных колец в периодических магнитных структурах с насыщающими магнитными полями при использовании известного свойства магнитной вязкости ферромагнетиков, а также свойства уменьшения относительной магнитной проницаемости ферромагнетиков в насыщающих магнитных полях (кривая А.Г.Столетова, 1872 г.).

Апробацию устройства, реализующего заявляемый способ, следует поручить МИФИ (Москва) или Институту РАН, связанному с прикладными вопросами магнетизма и энергетики. Следует рекомендовать патентование изобретения в основных развитых странах.

Литература

1. Эберт Г., Краткий справочник по физике, пер. с нем., под ред. К.П.Яковлева, изд. 2-ое, ГИФМЛ, М., 1963, стр.420.

2. Меньших О.Ф., Ферромагнитный термодинамический эффект. Заявка на открытие с приоритетом от 23.07.2007, М., МААНО.

3. Меньших О.Ф., Магнитовязкий маятник, Патент РФ №2291546 с приоритетом от 20.04.2005, Опубл. в бюлл. №1 от 10.01.2007.

4. Меньших О.Ф., Ферромагнитовязкий ротатор, Патент РФ №2309527 с приоритетом от 11.05.2005, Опубл. в бюлл. №30 от 27.10.2007.

5. Меньших О.Ф., Магнитовязкий ротатор, Патент РФ №2325754 с приоритетом от 02.10.2006, Опубл. в бюлл. №15 от 27.05.2008.

Способ создания вихревого магнитного поля, состоящий в том, что несколько постоянных магнитов симметрично располагают относительно окружности, продольные магнитные оси постоянных магнитов совмещают с касательными к указанной окружности в точках, расположенных симметрично на этой окружности, а число n постоянных магнитов находят из условия 2π/n≤ΔΘ, где угол
ΔΘ=arccos, параметр γ=d/R, a d - расстояние от точек пересечения продольных магнитных осей постоянных магнитов с их плоскостями полюсов до указанной окружности радиуса R, силовую функцию постоянных магнитов D и параметр γ выбирают так, чтобы тормозящий момент, создаваемый предыдущим постоянным магнитом, частично или полностью компенсировался ускоряющим моментом последующего постоянного магнита по направлению вихревого магнитного поля, причем величина D=µ 0 µνS 2 H 0 2 /8π 2 R 5 , где µ 0 =1,256·10 -6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, µ - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного тела объемом ν, которое взаимодействует с магнитным полем, напряженность которого равна Н о в плоскости полюсов постоянных магнитов с поперечным сечением их полюсов S.

«…Согласно закону Бернулли в потоке более низкое давление отмечается там, где скорость его при одинаковой высоте над Землей выше. На этом свойстве работает струйный насос (рис.1.), с помощью которого можно создать в емкости глубокий вакуум или распылять жидкость.

Примером струйного насоса является пульверизатор, с помощью которого парикмахеры в СССР опрыскивали клиентов одеколоном Шипр или Красная Москва. Да и сейчас эта простая техника прекрасно работает. В пульверизаторе воздухом засасывается жидкость. В качестве технического пульверизатора можно назвать карбюратор поршневых двигателей внутреннего сгорания, в которых топливо разбивается (распыляется) на массу мелких капелек и уже в смеси с воздухом попадает в цилиндр. Но есть насосы, в которых поток жидкости засасывает воздух (и таким образом создается вакуум). Но ведь ничего не мешает потокам жидкости засасывать жидкость, а также потоком газа засасывать газ. И таким образом, получаем устройство, с помощью которого с помощью потока с малой массой получаем возможность создавать и управлять потоком большей массы.

Вот так мы подошли к рассмотрению изобретения Николая Шестеренко. Суть своего изобретения автор сам объяснил достаточно подробно (см. список источников). Поэтому для начала рассмотрим работу его насадка (рис.2).

Рис.2. Насадок Шестеренко.

Схема очень простая. Шестеренко взял и соединил герметично два сопла Лаваля, подобрав параметры так, что при эжекции воздуха в левое сопло, на выходе правого сопла появляется заметный прирост мощности суммарного потока. Сам Шестеренко объясняет принцип работы своей установки очень просто. Воздух, закачиваемый в левое сопло, увлекает окружающий воздух и постепенно смесь разгоняется от сечения 6 к сечению 3. Затем в сечении 8 смесь отрывается от стенок сопла и в виде цилиндрического потока устремляется к стенкам правого сопла, где постепенно вновь разгоняется до сечения 4 и после выхода уже в расширяющуюся часть правого сопла поток имеет не только большую массу, но и сверхзвуковую скорость. И сразу же возникает вопрос, а за счет каких подарков от Природы удается получить столь значительный прирост мощности?

Причин две, а, возможно, три или четыре. Это, во-первых, захват начальным потоком значительной добавочной массы воздуха по той простой причине, что поток, имея с самого начала заметную скорость по закону Бернулли, имеет также и давление внутри себя ниже, чем в окружающем воздухе. Поэтому окружающий воздух, устремляясь в зону пониженного давления, присоединяется к первоначальному воздушному потоку и вся эта масса влетает в левое сопло Лаваля.

Во-вторых, внутри соединенных сопел Лаваля появляется зона 11, в которой уровень давления оказывается ниже, чем снаружи насадка Шестеренко. Эта зона пониженного давления, а проще говоря, вакуум, вакуумметрическое давление, оказавшаяся в своеобразной ловушке, из-за конструкции насадка и из-за постоянно движущегося потока воздуха слева направо, не только не разрушается, а наоборот, постоянно возобновляется потоком воздуха. И усиливает тягу, засасывая дополнительные объемы воздуха из атмосферы. Этот эффект сродни усилению тяги по мере усиления пожара. Чем сильнее горит, тем сильнее тяга гонит к очагу пожара новые порции кислорода.

Мало того, в-третьих, воздушный поток, взаимодействуя с воздухом в вакуумизированной зоне, формирует вокруг себя в вакуумной зоне вращающийся торовидный вихрь. А это еще больше стабилизирует воздушный поток внутри насадка.

И, скорее всего, в-четвертых, этот вихрь начинает пульсировать, изменяя как свои размеры, так и уровень давления внутри себя. А это означает, что по отношению к потоку воздуха вдоль оси насадка, такой торовидный вакуумный вихрь играет роль своеобразного поршня, проталкивающего воздушный поток из левого сопла в правое. Т.е. создается своеобразная груша, перекачивающая воздух от левого отверстия насадка к правому.

Перечисленные факторы заставляют взглянуть на механизм прироста мощности в насадке Шестеренко с несколько иных позиций, чем это делалось раньше. Во-первых, вакуум не создает никакой энергии. Вакуум создает (управляет) условия для появления дополнительной силы, которая формируется из-за разницы давления как между зоной вакуума и внешней воздушной средой, а также между воздушным потоком внутри насадка и зоной вакуума. А так как эжекция потока внутри насадка может создать очень глубокий вакуум вокруг себя, а также поддерживать его, то и силы, засасывающие воздух в насадок и прогоняющие его с входа на выход, могут достигать очень больших величин. Соотношение сечений в соплах Лаваля выбраны такими, что сопротивления для потока воздуха в насадке нет, а давление воздуха во входном сечении ниже давления при выходе, что заставляет воздух снаружи поступать в насадок только через левое сопло. Так как насадок после своего запуска постоянно создает неуравновешенность по давлению между окружающим воздухом и воздушным потоком внутри насадка, то возникают всеусловия для самоподдержания воздушного потока. И такой «вечный двигатель» работает не с нарушением ВНТ, а в полном соответствии с ним, так как часть «энергии», поступающей в виде потока воздуха (и тепла с ним), система (насадок) тратит на «собственные» нужды, как делается это на ГЭС или ТЭС. Проще говоря, поставщик энергии для этого процесса - это атмосфера, которая выступает в роли конденсатора энергии Солнца. А всякий знает, что бывает, когда попытаться дотронуться до выводов заряженного электрического конденсатора. Так и в атмосфере после создания своеобразного воздушного проводника возникают возможность частичной «разрядки» атмосферы через насадок Шестеренко.

Чтобы ни у кого не возникло сомнения в возможности использования статического давления атмосферы, рассмотрим такой пример. Создадим колону из кирпичей, пусть в ней будет 100 кирпичей. Теперь ударим молотом по самому нижнему кирпичу так, чтобы он, выскочив из колоны, не развалил её. Это возможно, если удар будет резким, а из-за инерции остальные кирпичи данного удара даже не почувствуют. Какую силу надо для этого затратить? Так как одной поверхностью нижний кирпич опирается на землю, а на вторую давит второй кирпич, то без большой ошибки мы можем принять, что эта сила должны быть равна удвоенной силе трения. А сила трения в свою очередь равна силе тяжести 99 кирпичей на верхней плоскости последнего кирпича 100 - на нижней, умноженной на коэффициент трения скольжения. Возьмем по максимуму весь вес колоны. Коэффициент трения примем 0,15. Удвоим его - получаем 0,3. Значит для того, чтобы столб кирпичей совершил работу равную произведению веса этого столба на высоту одного кирпича надо совершить работу, равную удвоенной силы трения на длину кирпича. Если мы возьмем высоту кирпича большой, а длину маленькой, а также примем все меры по уменьшению коэффициента трения, то можно добиться того, что работа по выбиванию кирпича будет меньше той работы, которую будет выполнять столб из кирпичей, «проседая» на высоту одного кирпича. А если еще обеспечить за счет Природы возврат выбитого кирпича на самый верх столба из кирпичей, то можно получить устройство по энергогенерации. А казалось вначале, что из кирпичного столба нет никакой пользы, одни расходы.

Ну а теперь представим вместо столба кирпичей воздух или воду, у которых коэффициент трения между слоями очень малый, что молекулы воздуха или воды за счет свой энергетической «заправки» от Солнца могут подняться на большую высоту, то получаем простой вывод. Чтобы заставить атмосферу работать, надо найти способ убирать у поверхности земли порции воздуха (или порции воды на определенной глубине) с одновременным улавливанием падающего к Земле воздушного столба (потока воды), который будет нам казаться воздушным (водным) потоком в силу своей текучести. Но такой механизм будет работать только при наличии гравитации, а она у нас на Земле всегда под боком.

С другой стороны просматривается аналогия работы насадка Шестеренко с работой подводного гидротарана Марухина-Кутьенкова. Только в роли клапанов выступают узкие сечения обоих сопел Лаваля, а в качестве аналога воздушного пузыря гидротарана выступает вакууммизированныйторовидный пульсирующий вихрь, засасывающий воздушный поток через левое сопло и продавливающий воздушный поток в заданном направлении слева направо в правое сопло.

Теперь несколько соображения по улучшению насадка Шестеренко. Во-первых, объем для вакуума можно увеличить, если вместо конуса использовать более плавный профиль, или между соплами вставить эллипсоид вращения. Тогда по мере сформирования потока воздуха между сечениями 3 и 4 постепенно начнет формироваться вокруг него и торовидная зона вакуума, от размера которой будет зависеть и тяга насадка. Значит таким образом можно легко без особых затрат увеличить мощность насадка (Рис.3). Насадок в этом случае будет напоминать вазу, к которым Шестеренко, как художник, имеет самое непосредственное отношение. И не с помощью таких труб израильтяне разрушили один из городов Палестины - Иерихон? Дунули ребята в них разочек, и стены от мощного воздушного нескончаемого потока и рухнули...

Рис.3. Усовершенствованный насадок Шестеренко.

Во-вторых, как мне представляется, желательно отполировать внутреннюю поверхностьнасадка, чтобы воздух при движении не испытывалдополнительных сопротивлений от контакта со стенками, да и торовидный вихрь будет меньше потреблять энергии на поддержание своего вращения.

Используя несколько насадков, установленных последовательно друг за другом, можно получить на выходе такого каскадного усилителя мощности с последнего насадка воздушный поток какой угодно мощности, энергию для работы которых и энергии воздушных потоков будет поставлять атмосфера с её безбрежными океанами энергии, а поддерживать её напор будет Солнце, как источник света (тепла), и Земля, как источник гравитации, чем оно и занимается уже много миллиардов лет. Для запуска такой системы достаточно будет просто дунуть в входное сопло первого самого маломощного насадка, как система сразу заработает и через несколько минут выйдет на мощности потока в несколько Мватт и более. Никого ведь не удивляет способность вертикально поставленной трубы формировать и аккумулировать воздушные потоки вблизи поверхности Земли и направлять их вверх, где установленная турбина и электрогенератор позволяют преобразовать «энергию» суммированного и разогнанного воздушного потока в живительный электрический ток. Но там работают силы Архимеда и разность давления между основанием и верхом трубы. Вакуума значительного там нет. Поэтому и мощности там получить большие нельзя. Приходится строить трубы в несколько сот метров высоты. А насадки Шестеренко позволяют за счет динамически сформированных торовидных вакуумных вихрей значительно уменьшить размеры энергогенерирующей установки.»

(Власов В.Н.О струйных газовых энерготехнологиях)

В работах В.Шаубергера особо подчёркивается роль имплозивной технологии - локально разряженной среды для получения экологичной энергии, в отличие от единственной в наше время, эксплозивной, взрывной, загрязняющей биосферу. Он пишет: «Эти процессы открывают нам путь для создания бестопливного, бесшумно передвигающегося по воздуху аппарата. Возникает благодаря функционированию машины физический вакуум, то есть безвоздушное пространство перед её поверхностью, всасывает воздух..., толкающие, реверсирующие, похожие на поршни столбики воздуха сами по себе являются топливом. Единожды подвергнутое химическому разложению, это топливо провоцирует образование физического противотечения. Благодаря ему возникает всасывающая сила».

Применительно к изобретённому мной устройству, следует заметить, что к уже освещённому ранее эффекту приращения мощности в насадках Шестеренко, добавляется увеличивающийся в квадратичной зависимости за счёт центробежных сил, эффект всасывания водовоздушных масс, устремляющихся от центра к периферии.

Рис. 4 Супернасадок Шестеренко в 3D исполнении.

Сферы применения «Центробежно-вихревого» устройства

Опреснение воды

Мангровые деревья… Корни этих деревьев, образующих могучие непроходимые заросли на берегах морей и океанов, погружены в солёную воду. Однако, по стволам, ветвям и листьям двигается уже пресная вода. Это - пример низкозатратного природного опреснения, принцип которого заложен и действует в нашем «центробежно-вихревом горшочке».

Созданое устройство, с помощью вращения ротора специальной формы (рис. 4) создаёт очень интенсивные вихревые потоки жидкости при незначительных затратах энергии. Это достигается тем, что генерация вихрей происходит с помощью центробежно-вихревой раскрутки потоков жидкости (что в значитеьной степени отличается от малоэкономичных способов генерации вихря с помощью различных вращений, создаваемых давлением компрессора, или, к примеру, с помощью трубки Ранка и т.п.). Кроме того, заявленная экономичность устройства достигается использованием эффекта, открытого Николаем Шестеренко (супернасадок, разгоняющий потоки до сверхзвуковых скоростей). Одновременно с этим, центробежно-вихревой поток используется для аннигиляции аэро- или гидродинамического сопротивления при движении вихря, когда сопротивление пограничных слоёв приближается к нулю, а, в нашем случае и становится отрицательным, во многом благодаря формированию многочисленных самоподдерживающихся микровихрей – известных в гидродинамике, как вихри Бенара.

Средняя солёность на поверхности Мирового океана равна 34,84%. В Тихом океане она составляет 34,56, в Индийском - 34,68, а в Атлантическом, самом солёном, - 35,30‰. Средняя солёность толщи вод Мирового океана (без Арктического бассейна) - 34,71%. По этому показателю самым солёным также оказывается Атлантический океан (34,87%).

Т.е. для экспериментов будем брать 35 г соли на килограмм воды или 35 кг на 1 метр кубический воды.

В Крыму привозная вода в засушливые периоды взлетает до 90 гривень, опреснитель дает себестоимость – 13,56 Гр. http://www.youtube.com/watch?v=3do3lkP7EZI(данные уже утратили валютную актуальность, но не актуальность в принципе)

2. Производство углеводородного топлива (Топливо Краснова) Сверхкритическая вода - активная среда новых экологически чистых технологий

В последние годы за рубежом, главным образом в США и Японии, произошло резкое расширение фундаментальных и прикладных работ по использованию воды в сверхкритическом состоянии для переработки низкосортного энергетического сырья, токсичных веществ, промышленных и бытовых отходов. Развитие метода сверхкритического водного окисления (СКВО) опирается на мощную финансовую поддержку как со стороны частных компаний, так и государств. В этом году под руководством д.ф.-м.н., профессора А.Вострикова из Института теплофизики СО РАН сформирована интеграционная программа "Исследование фундаментальных свойств сверхкритических флюидов на основе воды как активных природных и технологических сред", которая объединила усилия ученых нескольких институтов СО РАН: Теплофизики, Катализа, Минералогии и петрографии, Гидродинамики и Новосибирского госуниверситета. О том, какова сейчас ситуация с практическим использованием метода СКВО и связанных с этим фундаментальных проблем, наше интервью с заведующим лабораторией молекулярно-пучковых исследований, профессором А.Востриковым.

Речь в предыдущем абзаце идёт о холодном ядерном синтезе. В коре земли все полезные ископаемые формируются по аналогичной «технологии». В воде, двигающейся особым образом (как в торнадо) происходят описанные процессы.

Используя устройство в качестве реактора для производства топлива на основе дизельного (и прочего углеводородного) топлива и воды происходит очистка исходного дизельного топлива от серы и парафинов. В основе метода очистки лежит разрушение высокомолекулярных связей между длинными углеводородными цепочками за счёт турбулизации и сверхзвуковых колебаний.

Глава 4 Центробежная сила

Российское патентное ведомство, как известно, не принимает заявки на патент, если в нем описано «движение за счет внутренних сил». Это правильно, но нельзя забывать о том, что все тела находятся в постоянном взаимодействии и энергообмене с эфиром, а явление инерции имеет эфиродинамическую природу. В данной главе, мы рассмотрим несколько простых решений, которые позволяют получать движение за счет взаимодействия с окружающей эфирной средой.

В журнале Cassier’s Magazine Том 29, в 1906 году были показаны несколько схем, в которых предполагается использовать особую геометрию ротора для создания асимметричного внутреннего давления газа или другой упругой среды, возникающей при его вращении. Отметим, что Луи Кассиер (Louis Cassier) в период 1891–1913 год (более двадцати лет подряд) публиковал интереснейшие статьи о развитии техники. Благодаря ему, многие идеи изобретателей того времени нам сейчас известны. Архивы его журнала на английском в свободном распространении можно найти в Интернет. Схема, представленная на рис. 28, судя по информации из журнала Cassier’s Magazine, предложена публике в 1902 году.

Рис. 28. Ротор заполнен газом или другой упругой средой

Каждый из четырех элементов корпуса (лучей) снабжен клапаном для накачки внутрь него воздуха или какого-либо газа. Устройство не начинает вращаться самостоятельно. Для запуска, его необходимо привести во вращение рукой. Автор данного изобретения нам пока не известен. Схема очень перспективная, и не имеет аналогов по простоте конструктивного исполнения.

Рассмотрим условия создания крутящего момента. Предположим, что внутри четырех «лучей» корпуса находится газ, или другое упругое рабочее тело, имеющее инерциальную массу. Существенным здесь является фактор упругости рабочего тела, которое будет неравномерно сжиматься под действием центробежной силы. Несжимаемая жидкость, в данной ситуации, не будет давать ожидаемый эффект, так как она будет давить во все стороны с одинаковой силой. Упругое сжимаемое рабочее тело давит на корпус неравномерно, в основном, вдоль радиуса вращения.

Векторная схема показана на рис. 29, где отмечено наличие тангенциальной компоненты, обуславливающей вращение ротора машины.

Рис. 29. Схема с расположением векторов сил

Из рассмотрения векторов, показанных на рис. 29, можно предположить, что сжимаемая упругая «рабочая масса» будет давить на тангенциальные стороны корпуса с большей силой, чем на радиальные, что создаст крутящий момент и постоянное ускорение ротора.

Работоспособность данной схемы можно обосновать только наличием в окружающей упругой среде реакции на деформации упругого рабочего тела. В таком случае, крутящий момент на валу данного устройства должен быть эквивалентен эффекту «закручивания» окружающей эфирной среды, в области работы данного устройства.

Позволю себе несколько изменить схему, показанную на рис. 29, и предложить большее число «лучей», рис. 30. Это не принципиально, но «полезная» поверхность полого корпуса, создающая тангенциальную составляющую силы, в такой конструкции увеличена. Надеюсь, Вам хорошо знаком данный старославянский символ Солнца.

Рис. 30. Ротор с 8 лучами

Устройство, показанное на рис. 31, предлагается мной для практического применения, в области энергоснабжения и движителей аэрокосмических систем.

Рис. 31. Элемент ротора Фролова. Показаны осевая и тангенциальная составляющие силы

В таком варианте, можно ожидать проявление не только тангенциальной составляющей силы, но и ее осевой компоненты. Наличие осевой компоненты позволяет получать осевую движущую (подъемную) силу.

На рис. 32 показан вариант выполнения ротора, изготовление которого из цельного диска требует фрезеровки треугольных (в простом случае) полостей для упругой и сжимаемой «рабочей массы». Разумеется, нужны еще две герметичные крышки. Возможно выполнение фрезеровки с наклоном по отношению к оси вращения (согласно идеи, показанной на рис. 91), чтобы получить не только тангенциальную, но и осевую (подъемную) компоненту движущей силы.

Рис. 32. Ротор с фрезеровкой полостей

Является ли данная идея фантазиями на тему «движение за счет внутренних сил» или это практически полезная технология? Вопрос о работоспособности идей, показанных на рис. 28 – рис. 32, можно проверить практическим путем, так как эти конструкции несложные, а вариантов выбора упругой рабочей инерциальной массы достаточно много. Предлагается провести совместные эксперименты, оформить патент и начать производство источников энергии по данной технологии.

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.

Рис. 38. Слева на фото: детали оригинальной конструкции. Справа – компьютерная модель

Изобретатель искал поддержку в финансовых и промышленных кругах, легко убеждая их в преимуществах данной технологии. Он как-то сказал, что если автомобильная индустрия примет его новое изобретение, то водители смогут лишь менять масло в его моторе каждые 150000 миль, но никогда более не покупать бензин в промежутках между этим.

Двигатель Клема тестировался корпорацией «Бендикс» (Bendix Corporation). Тест заключался в подключении двигателя к динамометру для измерения мощности, генерируемой двигателем в режиме самовращения. Он устойчиво выдавал 350 л.с. в течение 9 дней подряд, что поразило инженеров «Бендикса». Затем, Ричард Клем получил серьезный заказ от угольной компании на изготовление нескольких мощным машин, но внезапно умер от сердечного приступа.

Подробности истории данного изобретения размещены на странице сайта KeelyNet Джери Деккера (Jerry Decker). Адрес его сайта знаком мне давно, рекомендую Вам для подробного изучения темы: www.keelynet.com

Теория механических центробежных машин, способных работать в режиме самовращения, требует серьезной проработки. В общих чертах, можно сказать, что центробежная сила и другие инерциальные эффекты относятся к области эфиродинамики. Инерция – свойство среды, окружающей тело. Это внешние силы, а не внутренние силы замкнутой системы. Аналогично аэродинамике, при наличии градиента давления среды, в такой открытой системе создается движущая или подъемная сила, а в некоторых случаях, обе компоненты.

В простейшем варианте, центробежная сила создает прирост потенциальной энергии тела, без затрат мощности от первичного источника, а задача конструктора состоит в том, чтобы не просто «освободить» рабочую массу и позволить ей двигаться вдоль линии действия центробежной силы, но при этом, эффективно использовать ее кинетическую энергию.

Данная тема очень перспективная, так как, при серийном массовом производстве, такие машины могут стать повсеместно используемыми простыми, надежными и недорогими источниками энергии. В настоящее время, 2012 год, мы ведем работы по созданию центробежновихревого преобразователя энергии. За основу взят двигатель Шаубергера. Готов отчет по НИР с расчетами мощности, и комплект документации на изготовление привода мощностью 30 кВт. Подробности на сайте www.faraday.ru и http://alexfrolov.narod.ru

Рассмотрим не менее известный, чем двигатель Клема, и более ранний по времени, самовращающийся генератор энергии Шаубергера. В наши задачи не входит рассмотрение способов создания активной (нереактивной) движущей силы, которая используется в конструкциях летательных аппаратов. Мы рассмотрим изобретения Виктора Шаубергера (Viktor Schauberger) только как технические решения, практически полезные для разработок новых источников энергии. Однако, отметим, что обе компоненты движущей силы (осевая и тангенциальная) позволяют использовать такую машину как в роли источника энергии, так и в роли активного (нереактивного) движителя для летательного аппарата, или другого транспорта, например, для авиации, морского, речного, автомобильного или железнодорожного транспорта.

История изобретателя Виктора Шаубергера очень интересна, особенно тем, что все принципы своих машин он нашел в наблюдениях за Природой. Его основное место работы – лесничество в Австрии, где он разрабатывал агротехнические технологии, отраженные в его патентах.

Общая схема его установки нам уже знакома по работам Клема. Версия машины, показанная на рис. 39, слева, предложена Леопольдом Шерьжю. Известно, что она не была реализована, поскольку в ней есть недостатки. Согласитесь, схема очень похожа на конструкцию Ричарда Клема, но у Шерьжю нет конусного ротора. По-моему, этот недостаток является критическим. Вращение жидкости создает центробежную силу, которую мы должны использовать для увеличения кинетической энергии рабочего тела. Для выполнения этого условия, радиус вращения жидкости должен постепенно увеличиваться, желательно по траектории логарифмической спирали, что дает возможность увеличения радиальной компоненты скорости жидкости за счет влияния центробежной силы.

Рис. 39. Принципиальная схема генератора Леопольда Шерьжю (слева) и центробежной машины Фролова (справа)

Это решение предложено на рис. 39, справа, конструкция Фролова, 2011 год. В настоящее время, проект по созданию работоспособного генератора Шаубергера развивается, и мы приглашаем к участию в проекте заинтересованных инвесторов и производственных партнеров.

Интересно, знал ли Ричард Клем про работы Виктора Шаубергера? Это кажется маловероятным, ведь Ричард работал простым оператором тяжелой техники, в частности, разбрызгивателя горячего асфальта. Скорее всего, эти два изобретения являются двумя независимыми проектами, при рассмотрении которых, полезно найти аналогии и сделать выводы для конструирования машин данного типа.

Фотографии оригинального устройства Шаубергера, которое хранится в музее в Австрии, публикуются с разрешения семьи Шаубергера, их сайт www.pks.or.at На рис. 40 показан автор и его «домашний генератор». Вход воды происходит сверху, в узкой части конуса. Необходимо отметить, что, кроме воды, в трубках всегда есть небольшое количество воздуха, и это условие рассматривается, как необходимое для успешной работы устройства. На фото виден шарообразный воздушный фильтр. При настройке машины, было важно подобрать, с помощью клапанов и кранов управления, требуемое сочетание воды и воздуха в трубках.

Рис. 40. Виктор Шаубергер и его «домашний генератор»

Слева внизу – электрогенератор и шкив. Ротор сделан из медных трубок, огибающих конус, как показано на фото рис. 41.

Рис. 41. Устройство в музее Шаубергера, Австрия

Аэрированная жидкость обладает упругостью, что позволяет накопить потенциальную энергию при сжатии жидкости под действием центробежных сил, а затем, преобразовать ее в кинетическую энергию ротора. Мы уже отмечали этот нюанс: упругость рабочего тела, в таких конструкциях, необходима для преобразования потенциальной энергии. Центробежная сила сжимает рабочую массу, в ней увеличивается потенциальная энергия. Далее, при движении по спирали с увеличением радиуса, эта энергия преобразуется в кинетическую энергию рабочей массы, ее ускорение, а также, в увеличение крутящего момента ротора.

Кроме того, упругая среда необходима, так как несжимаемые жидкости не могут двигаться сплошным потоком с ускорением, без разрывов и турбулентности.

Интересная особенность конструкции сопла в машине Шаубергера: применяется вставка, которая не вращается, но создает спиральное вращение воды на выходе из трубки, рис. 42.

Рис. 42. Сопло на конце трубки «домашнего генератора» Шаубергера

Данное техническое решение широко известно конструкторам устройств, в которых требуется увеличить скорость движения реактивной струи на выходе из сопла. При создании вращения потока воды вокруг своей оси, на его периферии образуются микровихри, которые играют роль «шариков» своеобразного подшипника, уменьшающего трение воды о стенки трубки. В нашей конструкции, которую мы разрабатываем по аналогичной схеме, рис. 39, справа, применяется похожее решение. Тема перспективная, расчеты показывают, что ротор радиусом 30 см при 3000 об/мин может обеспечить 40 киловатт мощности на валу. Подробности – на сайте http://alexfrolov.narod.ru

Известно, что устройство Шаубергера не только выходило на режим самовращения, но и создавало большую осевую (вертикальную) силу тяги. Одно из устройств Шаубергера, при испытаниях, взлетело, пробило крышу и разрушило часть здания.

Судьба изобретателя привела его в Америку, где он поссорился с партнерами, хотя его генератор очень хорошо работал. Подписав контракт на английском, которого он не понимал, Шаубергер вернулся в Европу. Позже он узнал, что по контракту, он передал все права на свои разработки американцам, а сам более не имеет прав заниматься этими исследованиями.

Об этой и других конструкциях по данной теме подробно рассказывает Евгений Арсентьев на своем сайте www.evgars.com. Известно также о попытках московского автора Евгения Степановича Папушина построить «самовращающуюся машину» похожего принципа действия, но его схем и результатов для публикации не имеется.

Аналогичная разработка, использующая воздух, была известна в 1960-х годах в США. Автор Карл Хаскел (Haskell Karl). В настоящее время, она развивается группой под руководством Рона Роквела (Ron Rockwel). Патента на данное изобретение нет, и очень мало информации, но можно отметить особенности этой самоподдерживающейся турбины: обороты достигают 100 тысяч оборотов в минуту. На турбину подается высокий электрический потенциал, видимо, для снижения трения, поэтому, в процессе работы, воздух ионизируется.

Приведу еще один пример использования центробежных сил, то есть градиента давления эфира на вращающееся тело, для увеличения эффективности преобразования форм энергии. В 1999 году, мной был подготовлен доклад для конференции в Санкт-Петербургском Университете по теме «Высокоэффективный электролиз воды». Предлагалось техническое решение, позволяющее изменить условия газообразования на поверхности электродов. Это решение состояло в создании вращения электролизера. Предложенная схема показана на рис. 43.

Рис. 43. Схема центробежного электролизера Фролова

Суть изобретения состоит в том, что центробежные силы, которые создаются при вращении, действуют на газовый слой, и отрывают его от поверхности электродов. Газ (водород), в такой конструкции, собирается около оси вращения и может оттуда извлекаться для полезного использования. Кислород, в данной конструкции, предполагалось освобождать в атмосферу (отверстия в крышке). Величина центробежной силы, определяющая эффективность процесса, должна быть максимальной, что ограничивается только конструктивными возможностями. Расход энергии привода нужен на этапе разгона ротора, но на поддержание вращения требуются минимальные затраты. В данном центробежном электролизере, эффективность обуславливается созданием оптимальных условий поляризации молекул воды вблизи поверхности электродов, при отсутствии на ней газовой пленки (или при частичном уменьшении ее влияния). Фактически, этим методом снижается начальное напряжение диссоциации, что приводит к уменьшению расхода электроэнергии. Развитие проекта и эксперименты по предложенному мной методу, возможны при наличии заинтересованного в данной теме заказчика. Я не патентовал данным метод. Его зарубежные аналоги известны, например, в работах японского ученого Омаза (Ohmasa), компания Japan Techno, используются низкочастотные вибрации в электролизере, причем они обеспечивают именно вращение воды, а не только вибрации, что эффективно устраняет газовый слой с поверхности электродов. Технология описана в международном патенте WO 03/048424A1, который подан в 2004 году.

Другой метод центробежного электролиза разработан авторами Студенниковым В.В. и Кудиновым, Российская заявка № 2003104497/12 от 17.02.2003 г. Международная заявка РСТ/RU 03/00413 от 18.09.2003 г. «Установка для разложения воды электролизом». Их изобретение относится к области электрохимии. Схема показана на рис. 44.

Рис. 44. Схема вращающегося электролизера Студенникова и Кудинова

Особенности применяемого авторами химического состава электролита в том, что в нем есть тяжелые анионы и легкие катионы. Электролит подают внутрь ротора, вращающегося с большой скоростью. В поле центробежных сил в электролите происходит разделение среды на легкие и тяжелые ионы, что приводит к появлению радиальной разности потенциалов, а затем к возникновению электрического тока, контур которого замыкается через вращающийся металлический ротор. Мощность привода, в экспериментах авторов, составляла 5 кВт. Скорость вращения – от 1500 до 40000 оборотов в минуту. Таким образом, внешний источник электроэнергии для электролиза здесь не требуется. Необходимо привести электролит во вращение, а затем, в электролите создается разность потенциалов, поддерживающая процесс диссоциации. При замыкании внешней цепи, в ней идет ток проводимости, который может обеспечивать значительную мощность в полезной нагрузке, при этом, процесс идет с выделением газа (кислорода и водорода) из электролита.

При использовании кислотного электролита, вблизи оси вращения образуются положительные ионы водорода. Получив из металлического корпуса электроны, они рекомбинируют в молекулы водорода. Более тяжелые анионы собираются на периферии вращающегося объема, отдают электроны в корпус металлического ротора, что приводит к образованию молекул кислорода.

Центробежными силами, легкие молекулы кислорода выталкиваются более тяжелыми ионами к оси вращающегося объема электролита. Через отверстия в валу, образующиеся молекулы кислорода и водорода удаляются из вращающегося объема, и подаются потребителю. Данная электрохимическая реакция разложения воды является эндотермической, то есть может продолжаться только при наличии теплообмена с внешней средой. С этой целью, на вход теплообменника поступает остывший на периферии вращающегося объема осадок, а в центральную область вращающегося объема подается подогретый до температуры окружающей среды электролит. Добавление чистой воды извне необходимо, по мере разложения воды на кислород и водород.

По данным авторов-разработчиков, теоретически, на каждый ватт затраченной механической мощности, из внешней среды поглощается от 20 до 88 ватт теплоты, соответственно производимому из воды количеству газа. Это означает эффективность 20 к 1 или даже 88 к 1. В такой конструкции, один кубический метр условного рабочего объема электролизера, позволял бы получать за секунду 3,5 кубометра водорода.

В свое время, информация авторов о своей разработке вызвала большой интерес инвесторов, в том числе зарубежных, но позже, многие заявления авторов экспериментально не подтвердились. В 2010 году, данный проект еще не вышел на уровень коммерциализации. Темой занималась компания «Аламбик Альфа», в Москве. Полезные статьи по теме «хемиэлектрический гравитолиз Студенникова» опубликовал Макаров Андрей Фадеевич из Кемерово. Дополнительную информацию можно найти в журнале «Новая Энергетика», на нашем сайте.

Получение тепла путем кавитации при разнообразных способах вращения воды, подробно рассматривать не будем. Желаюшдм изучить основы вихревых теплогенераторов (ВТГ), рекомендую найти в Интернет работы Юрия Семеновича Потапова. С моей точки зрения, избыточная тепловая энергия в таких устройствах также является результатом преобразований свободной энергии эфира путем использования центробежных инерциальных эффектов, возникающих при вращении рабочей жидкости: вращение создает давление, сжатие рабочей жидкости и увеличение ее потенциальной энергии, что можно использовать для создания автономных источников энергии. Все остальные эффекты в устройствах кавитационного типа являются вторичными.

Кстати, один из таких косвенных эффектов ВТГ мы изучали в совместном проекте с Валерием Владимировичем Лазаревым, Университет Санкт-Петербурга. Идея нашего эксперимента состояла в проверке влияния кавитации на степень радиоактивности жидкости, которая циркулировала в ВТГ. Мы успешно, в двух различных экспериментах, показали, что процесс кавитации уменьшает не только уровень радиоактивности самой жидкости, но и общий радиоактивный фон вокруг работающего ВТГ. Подробности можно найти на нашем сайте www.faraday.ru.

Практические успехи в области создания энергетически автономных устройств, на основе данного принципа, успешно и давно развиваются, например, «квантовые теплоэлектростанции» КТЭС Потапова, рис. 45.

Рис. 45. Схема двухступенчатой электростанции КТЭС Потапова

В них происходит не только нагрев жидкости, но и вырабатывается электроэнергия, необходимая для насосов и внешнего потребителя. Рассмотрим схему: Насос 6 качает воду в «циклон» 3, а после ускорения воды выходит через сопло 9 на гидротурбину 11, которая соединена с электрогенератором. В нижней емкости 13 установлена вторая гидротурбина 14, также связанная с электрогенератором. На выходе из сопла 9 вихревого теплогенератора температура рабочей среды составляет порядка 70 – 100 градусов Цельсия и давление 8 – 10 атм. Этот поток обеспечивает работу первой турбины. Турбина в нижней емкости приводится в действие жидкостью, перемещающейся под действием собственного веса из верхней емкости. Таким образом, одновременно с производством тепловой энергии, получение которой обеспечивает теплогенератор 1, в установке вырабатывается электрическая энергия. Получение этой электроэнергии и тепла не требует никаких затрат топлива, ее производство является экологически чистым. Данными по заводу-изготовителю, протоколам испытаний и опыту эксплуатации таких электростанций мы не располагаем.

Из книги Фактор четыре. Затрат - половина, отдача - двойная автора Вайцзеккер Эрнст Ульрих фон

Созидательная сила изоляции Наиболее яркое подтверждение своей теории Дарвин нашел в островных местах обитания, например, на Галапагосских островах. Вьюрки, которых он первым описал, сильно отличались от вьюрков, обитающих в других частях света. В отсутствие на островах

Из книги Над картой Родины автора Михайлов Николай Николаевич

СИЛА МАГНИТА Задолго до революции было замечено, что в курских степях компас шалит. Его стрелка не смотрит прямо с юга на север, а отклоняется: в разных местах в разную сторону и с разной силой.Отмечая эти магнитные склонения, московский геофизик Эрнест Лейст вычертил

Из книги Виртуальная реальность: как это начиналось автора Мельников Лев

СИЛА ПОТОКА Электрические станции в большинстве построены у нас на дешевом топливе, которое раньше считалось бросовым: на буром угле, на торфе, на угольной мелочи. Но станции еще есть и на реках - на дешевом источнике энергии.Большую гидростанцию соорудить не легко. Надо

Из книги Обитаемые космические станции автора Бубнов Игорь Николаевич

Целебная сила искусства Еще известный советский психолог Л.С. Выготский утверждал, что искусство имеет компенсаторную функцию. Это делает его особенно важным для стабилизации и коррекции психофизического состояния космонавта. Наиболее эффективными в таком случае

Из книги Боевые корабли автора Перля Зигмунд Наумович

ИСКУССТВЕННАЯ СИЛА ТЯЖЕСТИ Над проблемой человек в невесомости давно работают многие специалисты космической медицины, но, несмотря на наличие экспериментальных данных, много вопросов, связанных с влиянием невесомости на человека, остаются пока неразрешенными.

Из книги Новые космические технологии автора Фролов Александр Владимирович

Сила и скорость Большая скорость – очень важное преимущество в бою. Более быстрый корабль выбирает выгодную для себя позицию и дистанцию боя. Если его командир захочет, он всегда может увеличить или уменьшить дистанцию; если противник уклоняется от боя, он может его

Из книги Подземная гроза автора Орлов Владимир

Глава 3 Эффект Магнуса и сила Лоренца Аналогично крылу Жуковского – Чаплыгина, сила Магнуса возникает за счет разности давления потока среды на поверхность вращающегося цилиндра. Данный эффект был открыт немецким ученым Г. Г. Магнусом (H. G. Magnus) в 1852 году. На рис. 8 показана

Из книги 100 великих достижений в мире техники автора Зигуненко Станислав Николаевич

Глава 27 Хрональная движущая сила Развивая идею Вейника о том, что любой «интенсиал» вещества объекта (тела) может быть использован для генерирования хронального поля и изменения скорости хода времени, для данного материального объекта, рассмотрим простой пример

Из книги Якоря автора Скрягин Лев Николаевич

СИЛА МИЛЛИАРДОВ ПРЕВРАЩЕНИЯ САМОВАРА Для начала давайте поставим самовар.Было углей в самоваре полно, а вскипел самовар - и на дне одна зола. Где угли?Как где? Сгорели. С кислородом соединились. Обернулись летучим газом и улетели в трубу. Это каждый знает. А кто не поверит,

Из книги Нанотехнологии [Наука, инновации и возможности] автора Фостер Линн

СИЛА МИЛЛИАРДОВ Если обычный ураган разрушает целые поселки, то что способен наделать взрыв - железная буря?Взрыв, пожалуй, сдунет дома в целом городе, словно крошки с чайного стола.На деле этого не случается.Бывает, конечно, что взлетает от взрыва дом. Но соседним домам

Из книги Алгоритм изобретения автора Альтшуллер Генрих Саулович

Сила зазеркалья Взлететь, подобно Ариэлю… Это мечта не только фантастов, но и многих ученых. Явление, позволяющее материальному телу свободно перемещаться в пространстве, они издавна называют левитацией (от греч. levitas – «подъем»). Магнитная левитация. Этот термин

Из книги автора

10.2. Сила идеи. Какую идею можно назвать действительно хорошей? Любое человеческое деяние, включая создание организаций и творчество, начинается с некой идеи. Высказанная вовремя великая идея обладает невероятной мощью и созидательной способностью. Для бизнеса

Из книги автора

Сила фантазии Стало прописной истиной, что фантазия играет огромную роль в любой творческой деятельности, в том числе и научно-технической. Но удивительный парадокс: признание величайшей ценности фантазии не сопровождается планомерными усилиями, направленными на ее

Приметы