7(495)968-26-38
Проектируемый проезд №4062,
дом 6

Весь спектр услуг
по техническому осмотру
Наполнение
вторая строка
Ред. блок
Тестовое наполнение
 
 
  •  
  •  
  •  
  •  

Безлопастная турбина тесла


Турбина Теслы. В чем ее преимущества? | Блог самостройщика

Это статья не про автомобиль Тесла. Хотя, это слово сейчас все больше ассоциируется с производителем электромобилей. В электромобилях нет турбин. Речь пойдет про еще один патент, изобретение Николы Тесла – турбину уникальной, но простой конструкции:

Турбина Н.Тесла в научном музее в Белграде, посвященный его деятельности. © i.pinimg.com© ae01.alicdn.com

Турбина Н.Тесла в научном музее в Белграде, посвященный его деятельности. © i.pinimg.com

Детали турбины явно отлиты и не похожи на кустарный опытный образец. Может быть, были даже серийные образцы. Патент был получен в мае 1913 г. Посмотрим конструкцию:

Ротор турбины, сделанный из дисков жесткого диска компьютера. © hackedgadgets.com

Ротор турбины, сделанный из дисков жесткого диска компьютера. © hackedgadgets.com

Ротор турбины Теслы не имеет лопаток, в которые под давлением через форсунки подается пар или жидкость. Ротор состоит из пластин с промежутками между ними. Работа турбины основа на так называемом эффекте пограничного слоя: жидкость (или газ), подается под давлением по касательной в прорези. Попадая между пластинами, начинает свое круговое движение и за счет трения о них, проворачивают ротор. Потом, передав всю энергию ротору, замедлив скорость – выходит из центрально-осевой части турбины. Схематично это можно изобразить так:

© elektroklub-nn.ru© cdn.hswstatic.com

Скорость потока должна быть не высокой, иначе возникает турбулентность при трении о диски и КПД уменьшается. Вероятно, для этого Тесла придумал и гидравлический редуктор-клапан. Про него была статья здесь: Как работает клапан Теслы? И где его можно применить

С его помощью можно регулировать (уменьшать) скорость потока жидкости в системе без задвижек. Возможно, он даже гасит любую скорость до той, под какую рассчитана его конструкция протоков.

Демонстрация работы турбины от напора водопроводной воды:

Лопастная турбина таких размеров от такого же напора тоже бы вращалась. Но ротор лопастной турбины более сложен в изготовлении. И работает он на высоких скоростях, а оптимальные КПД достигаются только при больших габаритах установки. Характеристики же турбины Тесла до конца не изучены. Может быть, эта конструкция как раз из тех, которые позволяют в компактных размерах установки получить такие же большие КПД как у огромных современных паровых турбин.

Какие преимущества у этой конструкции? Я вижу простоту в изготовлении при возможно высоком КПД (нужно проверять). Думаю, на это тогда и полагался Н.Тесла. Т.к. грамотно рассчитывать и производить лопастные турбины тогда еще не умели. Как думаете, где можно применить эту турбину?

Движение жидкости по спирали внутри турбины мне напомнило принцип движителей в установках В.Шаубергера.

© ok-wifi.ru

© ok-wifi.ru

В.Шаубергер был исследователем спиралевидного движения воды в турбинах.

Если интересна эта тема – напишите в комментариях, подготовлю статью о том, чего он добился в своих исследованиях и опытах.

Вообще, с именем Н.Теслы связано мнение о существовании сверхединичных установках (КПД>1). Что он научился получать электричество из атмосферы и передавать его. Что катушки Тесла – это лишь часть его исследований. И что он даже катался на электромобиле с подобной установкой. А вот радиоуправление лодочной моделью – у него точно было. Об этом – как-нибудь в следующей статье…

***

Подписывайтесь на канал, добавляйте его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.

Безлопастные турбины (1909–1910). Абсолютное оружие Америки [Никола Тесла

Безлопастные турбины (1909–1910)

22 марта 1909 года

Дорогой полковник Астор,

Я с радостью узнал из газет, что вы вернулись в город, и спешу сообщить вам, что моя паровая и газовая турбины, насос, водяная турбина, воздушный компрессор и пропеллер оказались очень удачными. По мнению многих компетентных людей, эти изобретения произведут настоящую революцию. Моя газовая турбина, как нельзя лучше подходит для летательного аппарата, поскольку способна создавать мощность от четырех до пяти лошадиных силна каждый фунт веса. Я упорно работал над созданием летающей машины, и это будет нечто необыкновенное. У меня нет гребного винта, наклонной панели и руля – фактически ничего старого, и моя машина позволит поднимать огромный вес и переносить его по воздуху с неимоверной скоростью. Мы создаем автомобиль, в котором воплощены все новые принципы, и я также разрабатываю модель локомотива для железной дороги и пытаюсь адаптировать свою новую систему двигателя для одного из крупнейших атлантических лайнеров. Вся эта информации конфиденциальна. Я пишу вам, зная, что вы будете рады моим успехам.

С наилучшими пожеланиями искренне ваш Никола Тесла

После смерти болезненного поэта Роберта Уотсона Гилдера в ноябре 1909 года Роберт Андервуд Джонсон из заместителя превратился в главного редактора. На торжественной церемонии присутствовали многие знаменитости, в том числе Марк Твен и восходящая звезда поэзии – двадцатичетырехлетний «вундеркинд» Георг Сильвестр Вирек. Луке было неприятно получить повышение по службе таким путем, но подчиненные не желали видеть на этом посту никого другого. Смерть Гилдера стала для журнала «Сенчури» еще одним предзнаменованием конца важной эпохи.

Тесла присутствовал на рождественском ужине. Разговор вертелся вокруг проблем Роберта: как поднять постоянно снижающиеся тиражи. В борьбе с Целой плеядой вульгарных журналов, рассчитанных на массового читателя, Лука был вынужден снизить свои стандарты, позволив таким словам из четырех букв, как «черт», украшать страницы «Сенчури».

Кэтрин обсуждала с сэром Оливером Лоджем его недавнее заявление о встрече с медиумом, который утверждал, что беседовал с «умершими членами Общества физических исследований», но Тесла считал такую форму «беспроводной связи» чушью. Ему больше хотелось опровергнуть профессора Пикеринга. утверждавшего, что он может возвести в Техасе зеркальный комплекс стоимостью 10 000 долларов для подачи сигналов Марсу.

«Идея, будто зеркала смогут отражать параллельные лучи солнца, пока за гранью наших возможностей. Но существует один способ связаться с другими планетами», – говорил Тесла, а в глазах его хозяев загоралась идея восстановления Уорденклиффа. Конечно, вся проблема была в деньгах, поэтому Тесла заговорил о новейшей схеме добывания денег – это было его последнее изобретение.

Тесла обвиняли в том, что он фантазер и мечтатель, и ученый-виртуоз «собрал всю волю в кулак в спокойном уединении ночи», чтобы найти способ оправдать себя. Он часто покидал номер в гостинице «Уолдорф» после полуночи, чтобы побродить по улицам и подумать. Его святилищем был огромный зал Гранд-Сентрал-Стейшн. Здесь, под сводами дремлющей часовни, в четыре часа утра ученый слышал эхо своих одиноких мыслей в туннелях, где спали поезда, или вокруг величественных мраморных лестниц, царивших над просторной пассажирской ареной и возносящихся прямо к звездному куполу, украшенному созвездиями и мифическими богами. Это был его великий вокзал, где можно было почерпнуть вдохновение у Пегаса, Геркулеса, Девы, Кентавра, Близнецов, Гидры или Ориона. Возможно, ключом к разгадке станет корабль «Арго».

Уорденклифф стал навязчивой идеей. Пока не удастся полностью возродить его, Тесла не будет чувствовать себя удовлетворенным. Полумеры исключены. Либо он возводит здание таким, каким оно было задумано, либо не возводит вообще. Шерфф с женой, отцом и новорожденным ребенком периодически посещали станцию и передавали деньги на уплату налогов и зарплаты мистеру Хокинзу – смотрителю.

Однако другая идея, возникшая у Тесла, некоторым образом даже вытеснила Уорденклифф. Небо было усеяно самолетами и дирижаблями, силы, противостоящие источникам света без нити накаливания, становились все более мощными, а беспроводные передатчики росли как грибы после дождя по берегам лесных рек. В январе 1908 года французы построили радиовещательную станцию на вершине Эйфелевой башни для передачи сообщений в Марокко. Начальник строительства предсказал, что такие импульсы «теоретически могут облететь весь мир и вернуться на башню». Ли Де Форест начал приобретать известность в Штатах и вскоре заключил контракты с правительством и миллионерами на создание «радиотелефонов» (радиомаяков?) на крышах самых высоких зданий Манхэттена. В 1907 году он передал голос Энрико Карузо, выступавшего в Метрополитен-опера. Большинство слушателей находились на ближайших судах. Одновременно Де Форест нашел способ увеличения скорости передачи сообщений кодом Морзе. Теперь он мог отправлять шестьсот слов в минуту – удивительно!

«Я совершенно уверен, – заявил Де Форест, – что через пять лет каждый корабль будет оборудован беспроводным телефоном. Я с нетерпением ожидаю дня, когда таким образом опера зазвучит в каждом доме. Когда-нибудь новости и даже объявления будут передаваться публике по беспроводному телефону».

Далее Де Форест критиковал устройства Маркони, который так и не решил проблему статического электричества, и обещал, что его собственная новая система настройки со временем станет стандартом. На следующий год он подписал контракт на производство «беспроводных телефонов» с компанией Белла и начал установку таких аппаратов между Филадельфией и Нью-Йорком. Тесла считался докой в этой области, и мистер Болдт смертельно оскорбил его, наняв компанию «Юнайтед Уайерлесс» для размещения двух сорокафутовых передатчиков на крыше «Уолдорфа» и заплатив за работу 3000 долларов.

Однако Маркони по-прежнему пользовался широкой известностью, его имя знали в каждом доме, а в каждом воскресном приложении газета «Нью-Йорк Таймс» изображала на мачте судна беспроводной передатчик Маркони, соединивший континенты и моря.

Первичный двигатель. «Турбина Тесла является апофеозом простоты. Она настолько отличается от всех предшествующих, что это кажется просто невероятным».

Беспроводная система Тесла «намного опередила свое время», но он посвятил себя «другим изобретениям, которые были больше по душе практичным людям». «После долгих лет размышлений я создал то, что было больше всего нужно миру: эффективный первичный двигатель», – писал ученый. Тесла говорил о создании мошной сверхлегкой турбины, которая сможет заменить газовый двигатель в автомобилях, самолетах, торпедах и даже океанских лайнерах или превратиться в насос для подачи воздуха, твердых веществ или жидкостей. Это замечательное устройство может использоваться для создания жидкого кислорода или его можно поместить над мусоросжигателями – для превращения тепла в энергию. Зародившийся среди детских игр Нико и Данэ с водяным колесом в Смиляне, этот многогранный и революционный проект впервые увидел свет в 1906–1907 годах. Изобретение было названо безлопастной турбиной.

Последнее чудо короля механики. Фрэнк Паркер Стокбридж.

– Вы получили то, что профессор Лэнгли пытался использовать в своем летательном аппарате, – двигатель, который обладает мощностью в одну лошадиную силу на фунт веса? – поинтересовался я.

– Мне удалось добиться большего, – ответил доктор Тесла. – У меня есть двигатель, обладающий мощностью в десять лошадиных сил на фунт веса. Он в двадцать пять раз мощнее самых легких двигателей, используемых сегодня. Самый легкий газовый двигатель в аэропланах весит два с половиной фунта – и имеет мощность в одну лошадиную силу. При таком весе я могу получать двадцать пять лошадиных сил.

– Значит, проблема полета решена?

– Да, и многие другие тоже. Это идеальный вращающийся двигатель. Это достижение, о котором мечтали все инженеры-механики со времен изобретения парового двигателя».

Далее ученый принялся объяснять принцип действия своего двигателя. Изучив свойства воды и пара, проходящих через двигатель, Тесла исследовал, как вязкость и сцепление связаны с вращением лопасти.

«Металл не впитывает воду, однако какое-то количество воды все же пристает к нему. Капля воды может изменить форму, однако ее частицы остаются невредимыми. Эта тенденция всех жидкостей противостоять разделению называется вязкостью», – объяснял ученый. Используя эти принципы, Тесла запатентовал совершенно новую турбину, лишенную привычных лопастей, и заменил их серией дисков, расположенных близко друг от друга. Они напоминали ряд монеток, стоящих на ребре. В центре каждого диска было отверстие для удаления жидкости и для поворота центральной оси. «Трение обшивки замедляет продвижение корабля в море или самолета в воздухе», но Тесла использовал это мнимое препятствие таким образом, что вращение турбины усиливалось, а не замедлялось под влиянием сцепления и вязкости среды. Это было гениальное решение.

Движение по спирали начиналось на периферии каждого диска, когда вода охватывала его все плотнее и плотнее, а по мере приближения к центральному отверстию спиральное действие все усиливалось. Таким образом, жидкость под давлением, например, пара могла попасть в закрытую камеру, где находился горизонтальный ряд дисков, и заставить их вращаться. Следуя естественной тенденции создавать водоворот, жидкость будет вращаться все быстрее и быстрее, по направлению к центру. Одновременно благодаря сцеплению она будет увлекать за собой соответствующий диск, и это вращение может быть использовано, например, для получения электричества; обратный ход превратит инструмент в насос, а присоединение его к индукционному мотору – в реактивный двигатель.

«Один из таких действующих насосов с восемью дисками по восемнадцать дюймов в диаметре может накачать четыре тысячи галлонов воды на высоту 360 футов…

– Допустим, мы обратим действие вспять. Предположим, у нас будет вода, или воздух, или пар под давлением, что тогда произойдет?

– Диски будут вращаться, и любые устройства, прикрепленные к оси, также заработают, таким образом насос превратится в двигатель, – предположил я.

– Именно это и произойдет, – подтвердил доктор Тесла. – Не потребуется никакой тонкой настройки, – продолжил Тесла. – Расстояние между дисками нельзя назвать тщательно выверенным. Соединяя двигатели между собой в группы, можно отказаться от использования в механизмах зубчатой передачи. Этот мотор особенно подойдет для автомобилей, поскольку будет работать на газе так же хорошо, как и на пару.

Представьте, какие возможности дает использование двигателя мощностью тысячу лошадиных сил, весящего всего сто фунтов. Вместо двигателей «Лузитании» можно разработать двигатели, в двадцать пять раз превосходящие ее мощность в 80 000 лошадиных сил, если удастся обеспечить вместимость котла, необходимую для подачи пара. Тогда у нас появится двигатель, превосходящий все когда-либо созданные.

В январе 1909 года Джордж Шерфф, работавший на компанию по производству серы, отправил Тесла письмо с просьбой о финансовой помощи. «Мои кредиторы преследуют меня. Я оценю любую вашу помощь».

Вместо того чтобы выслать Шерффу денег, Тесла отправил чек миссис Шварц, которая тоже была одно» из разоренных вкладчиц. Нуждаясь сам, Шерфф пытался получить эти деньги, но Тесла, который тысячи раз оказывался на месте Шерффа, беспечно написал ему: «Мне жаль видеть, как вы теряете хладнокровие и выдержку. Миссис Шварц слаба, а вы вполне способны бороться. Вы должны взять себя в руки и сражаться со злыми силами». Вскоре после этого Шерфф отправил Тесла второе письмо, сообщая ему, что приготовил средства на оплату налогов за Уорденклифф. «Несколько ночей назад в мой дом забрался вор и вычистил всю наличность», – добавлял Шерфф. Тесла понял намек и вознаградил своего бывшего секретаря, в ноябре отправив ему чек.

11 ноября 1909 года

Дорогой мистер Тесла,

Благодарю вас за 200 долларов. Мне тем более приятно, что эти деньги являются свидетельством того, что вы движетесь вперед и скоро добьетесь цели, к которой так долго и упорно стремились.

Искренне ваш,

Джордж Шерфф

В марте 1909 года Тесла организовал вместе с Джозефом Ходли и Уолтером Найтом компанию по производству двигателей. Начальный капитал составлял один миллион долларов, и журнал «Электрикал Уорлд» сообщал, что турбины продает «Алабама Консолидейтид Коул энд Айрон Компани». Тесла также основал другие компании: «Тесла Озон Компани» со стартовым капиталом в 400 000 долларов и «Тесла Электротерапьютик Компани», которая в союзе с полковником Рэем поставляла на рынок электротерапевтические приборы.

Современная озонотерапия. Во время недавнего симпозиума, отмечавшего столетнюю годовщину со дня приезда Тесла в Америку, Дж. Фрайботт – врач, использовавший оборудование для производства озона, заявил, что после инъекций чистого озона человека, страдающего раком прямой кишки, «удалось вылечить от тридцати новообразований». По словам Фрайботта, эта форма кислорода, как естественный продукт солнечной активности в верхних слоях атмосферы, обладает «окисляющими, антисептическими и противомикробными свойствами и оказывает успокаивающее воздействие на многих людей». Когда Фрайботта спросили об опасности появления эмболии, он заметил, что «воздушные эмболии» вызваны не попаданием в кровь пузырьков кислорода, как обычно считают, а веществами, попадающими в кровь вместе с кислородом. Эта работа новая и противоречивая, хотя исследования были подтверждены физиками.

Конечно, Тесла не делал больным инъекций озона, однако он сконструировал электротерапевтическое устройство для жены Шерффа, которая в то время была больна. «Я уверен, что это принесет вам и миссис Шерфф пользу, – писал Тесла, саркастически замечая: – Если в вашем доме нет электричества, вам придется сменить квартиру».

В 1909–1910 годах ученый жил попеременно то в Провиденсе, то в Бриджпорте, то в Нью-Йорке, где устанавливал различные модели своих турбин. В основном работа велась в Бриджпорте.

«Сейчас я работаю над новым проектом автомобиля, локомотива и токарного станка, в которых будут воплощены мои изобретения и которые должны я иметь колоссальный успех, – писал Тесла Шерффу. – Единственная проблема заключается в деньгах, но в скором времени деньги польются на меня рекой, и тогда вы можете обращаться ко мне по любому поводу». В другом письме он оптимистично заверял: «Все развивается очень благоприятно, и, похоже, моя мечта о строительстве беспроводной станции Е осуществится еще до наступления лета».

В марте 1910 года жена Оуэна родила первого сына – Роберта Андервуда Джонсона-младшего. Однако весной Тесла и его близким пришлось пережить немало неприятных минут, когда стало известно, что Джон Джейкоб Астор и его сын Винсент пропали в море. Ученый искренне радовался, когда стало известно, что один из десяти богатейших людей мира и его сын нашлись. Неизвестно, до какой степени Астор помог Тесла в его работе над турбинами, однако есть некоторые доказательства того, что ученый установил подводный реактивный двигатель на «таинственном судне» Астора на реке Гарлем. «Нью-Йорк Таймс» сообщала, что судно «было помесью дирижабля и корабля». Если это был революционный летательный аппарат, над которым работал Тесла, то они с Астором сделали все возможное, чтобы о нем не узнал репортеры. Одним из преимуществ этого проекта являлось то, что риск смерти в результате экспериментальных полетов мог быть сведен к минимуму, поскольку аппарат был способен парить только над водой.

Уверенный в грядущей победе, Тесла написал своему другу Чарльзу Скотту из корпорации Вестингауза, заказав ему миллион индукционных моторов для своих турбин. «Но, поскольку я научился не торопиться, – добавлял он, – сначала я возьму только один».

В ноябре 1910 года, оказавшись на волне успеха, ученый переехал в престижное сорокавосьмиэтажное здание Метрополитен-тауэрс на Мэдисон-авеню, 1, недалеко от парка. Его офис был расположен на двадцатом этаже, под знаменитыми часами, и ученый мог смотреть из окна самого высокого здания в мире на город, бурлящий внизу, когда готовился к следующему шагу по направлению к своему Граалю – всемирной телеграфной системе.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Дисковая безлопастная турбина Тесла внутреннего сгорания.

Дисковая безлопастная турбина Несла с вакуумным компрессором. Фото.

Дисковая безлопастная турбина тесла внутреннего сгорания. Чертеж из патента. Далее, пойдет речь об использовании турбины Тесла в качестве ДВС. Именно эту цель я преследую. В общем виде реализация этой идеи выглядит следующем образом: к соплу турбины крепится камера сгорания, которая имеет свечу зажигания, окно подачи топлива и окно для подачи воздуха. Окна снабжается створчатыми клапанами Тесла, которые не имеет движущихся частей... Подробнее на www.TeslaTech.com.ua

Дисковая безлопастная турбина тесла внутреннего сгорания. Чертеж из патента.
Дисковая безлопастная турбина Несла с вакуумным компрессором. Фото.

 


Черновое включение безлопастной дисковой турбины Тесла с вакуумным компрессором и камерой сгорания. Видео.


Безлопастная дисковая турбина Тесла с компрессором и камерой сгорания. Видео.


Безлопастная дисковая турбина Тесла с вентилятором и новой камерой сгорания. Видео.


Безлопастная дисковая турбина Тесла и камера сгорания с лепестковыми клапанами (как ПуВРД) с вентилятором высокого давления. Фото.


Безлопастная дисковая турбина Тесла и камера сгорания с лепестковыми клапанами (как ПуВРД) с вентилятором высокого давления. Видео.

Выдающиеся изобретения Николы Тесла | Алтайская краевая универсальная научная библиотека им. В.Я. Шишкова

Никола Тесла (1856–1943) – американский изобретатель сербского происхождения в области электротехники и радиотехники, ученый, инженер, физик. Это – гений 20 века, сыгравший значительную роль в сфере физики, электродинамики и радиостроения. Уже прошло больше века, а множество изобретений Николы Теслы до сих пор кажутся нам удивительными.

За всю свою жизнь Никола Тесла запатентовал более 300 изобретений примерно в 26 странах мира. Количество незапатентованных изобретений до сих пор остается загадкой.

На сегодняшний день вокруг личности ученого не смолкают споры и дискуссии, и главный вопрос исследователей – как ему удалось за столь короткое время создать новые технологии, которые предвосхитили 21 век? Без изобретений этого выдающего инженера немыслим привычный ритм жизни современного человека. В домах не было бы электричества, света, беспроводных коммуникаций и Интернета.

Свет

Никола Тесла впервые придумал световой носитель – флуоресцентную лампу, которую с опозданием на 40 лет «откроют» его современники. Свое изобретение ученый продемонстрировал на Всемирной выставке, причем весьма необычным способом. Он согнул стеклянные трубки лампы в форме имен известных ученых, добиваясь эффекта свечения каждой буквы. Так посетители стали свидетелями первой неоновой рекламы.

Катушки Теслы – вот еще одно не менее знаменитое изобретение ученого, которое доказало его идею о том, что Земля – это огромный магнит, способный генерировать электричество, а значит энергию можно телепортировать из одного уголка Земли в другой, как в случае с радиоприемником.

Переменный ток

Это изобретение произвело фурор на Всемирной выставке в Чикаго в 1893 г. Но также оно послужило началом «войны» между взглядами Эдисона и Теслы. Они по-разному видели то, как должен передаваться и проводиться ток. В итоге Эдисон подарил миру электрический стул, а Тесла – многофазную систему переменного тока, которая до сих пор используется в наших домах для генерации и поставки электричества.

Электрический двигатель

У Николы Теслы всю жизнь была мечта – создать двигатель, работающий без бензина на одной электроэнергии или, как говорил сам ученый, на «эфире». Теория «эфира» подарила человечеству новый вид энергии – электромагнитные волны, которые стали бичом в эпоху 1880-х гг. Практичный и надежный двигатель нового поколения влюбил в себя тысячи американцев, но с приходом экономического кризиса 1930-х гг. спрос на него упал. Сейчас популярность электромобилей снова возвращается. И это связано не только с использованием экологичного топлива. Электродвигатель ученого – это большой технологический прорыв, позволивший создать промышленные вентиляторы, домашнюю электронику, электронные часы и мн. др.

Рентгеновские лучи

Ученый открыл рентгеновские лучи совершенно случайно, нечаянно сфотографировав своего друга Марка Твена ранней версией флюоресцирующей трубки под названием «Гейсслер». Тогда Тесла не придал этому значению, решив, что излучения вредны для человека и изучать их стоит осторожно, избегая длительного наблюдения. Открытие впервые запатентовал немецкий физик Вильгельм Рентген, который вскоре изобрел рентгеновскую установку.

Электродинамическая индукционная лампа

Это изобретение, по мнению гениального инженера, имело большее преимущество по сравнению с лампами накаливания, которые применялись современниками Теслы.

Радио

Создание радио стало еще одним доказательством гипотезы ученого, что весь окружающий мир состоит из своего рода частот и волн, которые можно передать при помощи радиоприемника. Несмотря на то что изобретение было дважды запатентовано своим первооткрывателем, вскоре идею присвоил итальянский радиотехник Гуельмо Маркони, предположительно состоявший в сговоре с Томасом Эдисоном и Эндрю Карнеги. А эти люди обладали достаточной властью, чтобы повлиять на решение патентной комиссии.

Дистанционное управление

Это изобретение было естественным продолжением радио. Впервые у оператора появилась возможность управлять удаленным объектом – подлодкой, прибегая лишь к батареям и системе переключателей.

Электрическая подводная лодка

В 1898 г. Никола Тесла впервые представил миру подлодку, работающую на электродвигателе. При этом техника работала в автоматическом режиме, дистанционно, через передатчик.

Робототехника

Ученый придумал концепцию искусственного интеллекта, заявив о том, что все живые существа действуют под влиянием внешних импульсов.

Беспроводные коммуникации и безграничная свободная энергия

Самая провальная работа Николы Теслы. Изобретатель очень желал создать бесперебойный источник энергоинформации, аналог сегодняшних Интернета и телевидения. На проект было затрачено 1,5 млн долларов, но в итоге строительство знаменитой башни «Варденклифф» было приостановлено и засекречено.

Лазер

Это изобретение Теслы получило свое распространение в разных сферах деятельности начиная с медицины и заканчивая современными цифровыми медиа. В контексте технологических инноваций открытие перекочевало и в литературу, научно-популярную фантастику с персонажами Джорджей Лукаса и Оруэлла.

Озоновый генератор Теслы

Патент на озоновый генератор получен Теслой в 1896 г. В данный момент запрещен для использования в США.

Безлопастная турбина

Представляет собой вид двигателя, который работает при помощи вращающихся дисков. Двигатель можно использовать в скоростных судах на воздушной подушке или в простых насосах. Мотор Теслы по своей мощности превосходит обычные турбины, считается в 20 раз эффективнее.

Фотоаппарат для мыслей Теслы

Самая диковинная идея ученого, которую он так и не смог воплотить в реальность. Тесла был убежден, что можно придумать средство по фотографированию мыслей, и это позволит визуализировать внутренний мир человека, приоткрыть завесу его тайн и желаний.

Летательный аппарат с вертикальным взлетом

Это – последнее запатентованное изобретение Николы Теслы, датируемое 1928 г.

Турбина тесла своими руками в кавитационных установках. Безлопастная дисковая турбина, или роторный двигатель Николы Тесла. Как это работает

Турбина Тесла - безлопастная дисковая турбина, конструктивно представляющая собой бутерброд из тонких дисков, укреплённых на одной оси на небольшом расстоянии друг от друга и помещённые в кожух.

Принцип действия основан на том, что рабочее тело (допустим - газ или жидкость), попадая в турбину, за счёт трения «увлекает» за собой ротор из дисков, заставляя их вращаться. Далее, рабочее тело, потеряв часть энергии, «скатывается» к оси ротора, где имеются специальные отверстия, через которые осуществляется отвод.

Для сборки собственной турбины Тесла своими руками требуются несколько уже не рабочих жестких дисков. Круглые алюминиевые пластины внутри, это идеальное решение для ротора турбины. Корпус устройства изготовлен из акрилового пластика, больше известного нам как оргстекло.

С чего нам начать? Для начала разберем и вынем те самые пластины из некогда служивших верой и правдой жестких дисков. Думаю с этим проблем не должно возникнуть, единственное, что надо учитывать, это то, что в некоторых моделях используются не металлические, а керамические пластины, что нам никак не подходит. Ведь в них необходимо будет проделать отверстия для отвода рабочего тела, а керамику, как вы понимаете, не получится обработать. Она просто треснет.


Пластина жесткого диска из керамики треснула при обработке

Проделав отверстия, аналогично тем что изображены на картинке, нам необходимо изготовить распорки.

Благодаря им, пластины из которых состоит ротор находятся на некотором расстоянии друг от друга. Идеальное расстояние зависит от нескольких переменных, включая вязкость жидкости, скорости и температуры. Информацию по этому поводу вы найдете здесь . Я же не стал заморачиваться и взял готовые кольца из тех же жестких дисков.

Следующим шагом будет изготовление вала. Его необходимо выточить из алюминия на токарном станке. Диаметр центральной части, на который впоследствии «сядут» пластины ротора, должен соответствовать диаметру отверстий в них. Это около 2.48 см. Длина же вала где-то 4.5 см.

Также из алюминия необходимо выточить кольца, схожие с теми, что используются в качестве распорок. Они необходимы для фиксации ротора на валу турбины и для этого в них предусмотрены соответствующие установочные винты.

Выполнив все вышеописанные условия можно приступать к сборке самого ротора.

В своей конструкции я использовал 11 алюминиевых дисков и 10 распорных колец между ними.

Собирая «бутерброд» важно зажать его фиксирующими кольцами так, чтобы диски не вращались отдельно от самого вала.

Корпус турбины Тесла можно изготовить из любого подходящего материала, будь то дерево или металл. Все зависит от ваших возможностей и потребностей. Я же использовал кусок акрила размерами 12,5 х 12,5 х 6 см. В нем, любым удобным способом, вырезаем отверстие образующие камеру для ротора турбины.

Также делаем одно отверстие для патрубка, через которое будет поступать рабочее тело, и четыре для крепления боковин корпуса.

Боковые панели из того же материала, размерами 12,5 х 12,5 х 1,2 см и с соответствующими отверстиями для крепления к основной камере. В центре каждой такой боковины необходимо сделать 15 мм в диаметре и 7 мм в глубину выемки для подшипников.

Так как в качестве рабочего тела будет использоваться сжатый воздух, я не стал сверлить отверстия для «выхлопа». Их в полной мере заменяют оба подшипника с зазорами между внешними и внутренними кольцами.

Ну вот, теперь осталось собрать все компоненты в одну единую конструкцию.

Турбина почти готова.

Прошло более ста лет с тех пор, как Никола Тесла создал прототип своего первого турбинного двигателя, а мир до сих пор ожидает, когда придет его время. Чтобы понять, почему этот двигатель так долго пребывает в забвении, необходимо обратиться к истории.

Прошлое

На рубеже XIX‑XX веков бензиновые и дизельные двигатели достигли уже такого уровня совершенства, что могли использоваться на сухопутных транспортных средствах. В тот же период были созданы турбины Парсонса и Кертиса для паросиловых установок, а Никола Тесла начинает разработку своего оригинального двигателя.

Поршневая двигательная техника полностью подошла и закрепилась в автомобильной промышленности. Главные производители электротехнической продукции, в том числе для электрических станций, уже вложили крупные инвестиции в разработки Парсонса и Кертиса. Когда Никола Тесла в конце концов сделал предложения автомобильным и электротехническим компаниям, то они уже не были заинтересованы в рассмотрении новой двигательной техники, даже если бы она оказалась лучшей.

Конструкции

Турбина Теслы – замечательный тепловой двигатель: предельно простой по своей конструкции, надежный и, в определенной степени, эффективный при работе. Этот двигатель сегодня может оказаться вполне пригодным для эксплуатации на ТЭС. Однако принцип его действия малоизвестен среди современных инженеров, как и то, насколько хорошо он может работать наряду с лопаточными турбинами общеизвестных конструкций.

По принципу действия лопаточные турбины можно классифицировать на активные и реактивные. Первые преобразуют кинетическую энергию потока газообразного рабочего тела в механическую энергию вращательного движения ротора за счет отклонения этого потока посредством лопаток. В результате их работы происходит снижение скорости движения газа, а его давление остается постоянным поперек лопаток. Характерная особенность функционирования активных турбин – одинаковое давление газа на ведущей и ведомой кромках лопаток.

Вторые снижают скорость и давление газа, что повышает эффективность преобразования энергии. В реактивных турбинах обеспечивается снижение давления газа поперек поверхностей лопаток за счет их соответствующей формы. Как результат возникает реактивная сила в радиальном направлении. Однако разница в величинах давления газа (высокое – на ведущей кромке лопатки, низкое – на ведомой ее кромке) приводит к увеличению аксиальной нагрузки на ротор турбины.

В конструкции дисковой, или погранично-слоевой, турбины Теслы (патент США US 1,061,206 и патент Великобритании GB 186,082) никаких лопаток нет. На роторе располагаются диски, набранные параллельно друг другу в плотный «пакет».

Как это работает?

Диски в турбине Теслы используются для создания аэродинамического поверхностного адгезионного эффекта (эффекта прилипания) за счет их сопротивления потоку газа между пластинами (дисками). Поэтому турбина Теслы является турбиной трения. В ней передача энергии к валу ротора обеспечивается за счет сопротивления трения потока рабочего тела между дисками (Никола Тесла. Утраченные изобретения. – М., 2009; О. Файг. Никола Тесла. Великие изобретения и открытия. – М., 2014).

Газ с большой скоростью поступает в дисковый «пакет» через впускной канал по траектории, касательной (тангенциальной) к его внешнему ребру. Сплошные (без отверстий специальной формы) диски, которыми замыкается «пакет», преобразуют кинетическую энергию газового потока в механическую энергию вращения вала ротора посредством активных и тормозящих сил. По мере уменьшения энергии газового потока он направляется по спирали к центральному выходному каналу, «прилипает», а тормозящие и центробежные силы продолжают преобразовывать кинетическую энергию газового потока в энергию вращательного движения вала ротора.

Возможности

Механизм преобразования энергии в погранично-слоевых турбинах весьма эффективен даже у одноступенчатых конструкций. Весомым же показателем, по которому лопаточные турбины превосходят дисковые турбины Теслы, является удельная мощность на единицу массы. Однако этот недостаток, наверное, может быть устранен за счет улучшений в конструкции турбины Теслы.

Турбина Теслы может быть изготовлена из простых сортаментных материалов – листовой стали, труб, круглых и квадратных балок. Это принципиально позволяет организовать крупносерийный выпуск таких тепловых двигателей для ТЭС при низких производственных затратах.

Кроме вышеперечисленного, турбина Теслы может стать одним из тепловых двигателей, который будет способствовать решению такой мировой проблемы, как «устойчивое развитие», то есть достижение глобального прогресса без загрязнения окружающей среды. Один из путей решения данной проблемы состоит в переходе от централизованного снабжения потребителей электрической и тепловой энергией к децентрализованному, выгодному потребителям. Самостоятельная выработка энергии на месте ее потребления принципиально может быть реализована с использованием паровых либо газовых турбин Теслы. При этом следует отметить, что Никола Тесла для своих турбин разработал и конструкцию оригинального клапана (патент США US 1,329,559).

Если говорить о децентрализованной выработке электрической и тепловой энергии, то наиболее подходящими объектами генерации, на которых могут быть применены турбины Теслы, являются паровые конденсационные мини-ТЭС и когенерационные энергетические установки (мини-ТЭЦ). Разумеется, что внедрению турбин Теслы должны предшествовать обстоятельные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы. Пока же в большинстве своем такие тепловые двигатели разрабатываются, строятся и исследуются силами многочисленных энтузиастов как в нашей стране, так и за рубежом.

Перспективы

При создании и внедрении технических объектов, необычных для сегодняшнего профессионального сообщества, важно понимать, что первые проекты необходимо разрабатывать для малых энергетических установок. Как вариант можно рассматривать создание комбинированной ТЭС с первичным двигателем традиционной конструкции (например, с газопоршневым двигателем мощностью в несколько мегаватт) и турбиной Теслы (к примеру, в паровом варианте для работы от парового котла-утилизатора выхлопных газов газопоршневого двигателя).

Другой путь – разработка и последующая реализация пилотных проектов микромощных ТЭС, то есть с электрическими мощностями до 100 кВт. Такие энергетические установки могут найти применение, например, в дачных и деревенских хозяйствах. Дешевизна и простота турбин Теслы в эксплуатации делает их очень привлекательным тепловым двигателем именно в сельской местности, где всегда есть проблемы с ремонтом энергетического оборудования в части квалификации обслуживающего персонала, которого может не быть вообще.

Нельзя исключать и вариант создания автономной паровой мини-ТЭЦ с турбиной Теслы для снабжения электрической энергией небольшой группы потребителей через однопроводную резонансную линию электропередачи. Ее варианты тоже являются развитием научного наследия Николы Теслы, многократно запатентованы в нашей стране и продолжают разрабатываться во Всероссийском научно-исследовательском институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) под научным руководством академика РАН Дмитрия Семеновича Стребкова (Д. С. Стребков, А. И. Некрасов. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии / Под ред. Д. С. Стребкова. – 4‑е изд., перераб. и доп. – М., 2013). Снабжение потребителей теплом и, при необходимости, холодом от такой мини-ТЭЦ принципиально возможно предусмотреть по непротяженным тепловым сетям. Для аккумулирования электрической и тепловой энергии целесообразно использовать соответствующие накопительные установки.

Таким образом, технология преобразования энергии в таком тепловом двигателе, как турбина Теслы, не нашедшая применения в прошлом, может быть по‑новому реализована на современном этапе развития техники и производства. Сегодня существуют и успешно применяются уникальные технологии компьютерного трехмерного моделирования с последующим численным моделированием физических процессов, происходящих в будущем изделии. Сто лет назад такое невозможно было себе представить. При проектировании турбин Теслы с применением САПР этот процесс будет более продуктивным.

Основной принцип, заложенный в работу турбины Тесла– вязкость движущейся среды. Н. Тесла в своих патентах описал основные принципы и закономерности данного эффекта. Что же представляет собой безлопастная турбина Тесла? Ротор турбины – это вал с закрепленными на нем плоскими дисками. Между дисками выдерживается определенное расстояние посредством разделяющих шайб, а так же небольших выступов, сделанных на каждом втором диске по обе стороны. Каждый диск имеет окна в центральной части для выхода рабочего тела.

Основной диск ротора.

Собраный ротор.

Расстояния между дисками.

Стальной ротор.

Крайние диски турбины Тесла делаются более толстыми, так как проходящяя между дисками струя газа пытается раздвинуть диски, а так же для прижимания остальных дисков друг к другу. Так же крайние диски имеют радиальные выступы над окнами, которые служат в качестве части уплотнения.

Боковой диск турбины Теслы с радиальными выступами.

Ротор помещается в корпус, который имеет входящее сопло и боковые крышки с отверстиями в центре. К крышкам крепятся еще две детали, не знаю как их правильнее назвать, я их назвал «уши», в которых закрепляются подшипники и обеспечивается отвод отработанной среды.

На внутренней поверхности крышек вырезаны радиальные канавки. Их можно разделить на две группы по их назначению. Первая группа канавок располагается ближе к центру, в эти канавки входят радиальные выступы боковых дисков, что обеспечивает хорошее уплотнение. Канавки и выступы, составляющие уплотнение, должны быть тщательно подогнаны друг к другу. Зазоры должны быть минимально возможными, но и не допускающими трение, что требует высокой точности изготовления. Вторая группа канавок прорезается почти по всей оставшейся поверхности и к ним не предъявляется таких жестких требований по точности изготовления. Боковые диски движутся относительно неподвижных крышек корпуса. Чтобы не создавать дополнительное сопротивление, расстояние между дисками и корпусом нужно увеличить. Именно этой цели и служат радиальные канавки второй группы. Так как поток всегда ищет путь наименьшего сопротивления, а в нашем случае – это канавки между крышками и дисками, основная часть потока проходила бы именно этим путем, и лишь незначительная часть проходила бы между остальными дисками ротора. За счет уплотнения, в канавках возникает повышенное давление, что и не дает среде пройти только этим путем, и среда проходит там, где возможно, т.е. между остальными дисками. Можно было бы сделать и одну широкую канавку, однако это бы увеличило утечку. По этому, лучшего результата можно добиться, используя несколько канавок.

Сопло турбины располагается тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности корпуса и может быть выполнено в виде прямоугольной щели, или круглого сужающегося отверстия.

Прямоугольное сопло для турбины Тесла.

Зазор по периферии между корпусом и ротором делается минимальным, учитывая небольшое увеличение диаметра ротора, при работе на высоких оборотах.

Теперь, имея примерное представление об устройстве турбины, рассмотрим теоретическую базу и рабочий процесс. Если направить поток жидкости, или газа по плоской поверхности, то этот поток начнет увлекать за собой эту поверхность. Такое поведение обусловлено тем, что самый первый слой молекул, прилегающих к плоскости – неподвижен. Следующий слой движется очень медленно, следующий чуть быстрее и так далее. Ниже приведу небольшую выдержку из аэродинамики.

Важной характеристикой движущейся среды является ее вязкость. Вязкость проявляется через свойство прилипания текучей среды к поверхности, тогда как не вязкая среда свободно скользит вдоль обтекаемой поверхности. Чтобы проиллюстрировать влияние вязкости, порождающей силу, замедляющую течение (силу сопротивления), рассмотрим две большие параллельные друг другу пластины A и B (рис. 1), одна из которых движется относительно другой. Вязкая среда прилипает к каждой из пластин. Случайные движения молекул создают эффект «перемешивания», стремящегося выровнять средние скорости течения, скорость которого на пластине B равна V , а на пластине A – нулю. Результирующее распределение скоростей также приведено на рис. 1, где длина стрелок пропорциональна величине скорости в данной точке течения по высоте между пластинами. Таким образом, на движущуюся пластину B действует сила, тормозящая ее движение. Чтобы обеспечить движение пластины B при наличии торможения, к ней должна быть приложена противодействующая сила. Такая же сила стремится привести в движение пластину A

Рис. 1 . СИЛА ВЯЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, или влияние вязкости течения на пластины A и B. Пластина B движется по отношению к пластине A со скоростью V, изображенной стрелкой. Распределение скоростей жидкости между пластинами также показано соответствующими стрелками.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Величина силы, необходимой для поддержания движения пластины B со скоростью 1 м/с (или удержания на месте неподвижной пластины A ), при условии, что расстояние между пластинами равно 1 м, а площадь каждой из них – 1 м 2 , называется коэффициентом вязкости m . Для воздуха при температуре 0° С и давлении 1 атм m = 1,73*10 –5 H*c/м 2 . Эксперименты показывают, что коэффициент вязкости воздуха изменяется в зависимости от температуры пропорционально T 0,76 .
А теперь представим, что пластины А и В неподвижны относительно друг друга, а поток газа движется между ними. Естественно, поток начнет увлекать за собой обе пластины. Распределение градиента скоростей в потоке будет следующим: у поверхности обеих пластин скорость потока будет минимальна, а посередине – максимальна.

Понятно, что чем меньше расстояние между пластинами и больше их площадь, тем больше сила вязкого трения, тем меньше «проскальзывания» газа между плоскостями, и тем сильнее поток увлекает за собой плоскости. Теперь рассмотрим процесс, происходящий внутри турбины. Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением через сопло. Получив ускорение в сопле, поток движется спиралеобразно между дисками, увлекая за собой ротор, и выходит через окна в центральной части дисков. Если турбина работает в холостом режиме, то скорость вращения ротора будет чуть меньше скорости потока, из-за трения в подшипниках. В таком режиме, длинна спиралеобразного пути – максимальна, так как относительная скорость потока и дисков почти нулевая. При подключении нагрузки скорость вращения ротора падает, а вместе с ней и скорость потока, из-за чего и длинна спиралеобразного пути сокращается. Таким образом, мы имеем саморегулирующую машину. Одно из преимуществ данной конструкции – ламинарность потока. Нет никаких завихрений и турбулентных образований, которые всегда снижают эффективность. Крутящий момент турбины прямо пропорционален квадрату скорости среды относительно ротора и площади дисков, и обратно пропорционален расстоянию между ними. То есть, для получения максимального крутящего момента расстояние между дисками должно быть минимальное, а количество дисков, или их диаметр – как можно больше. Аппарат способен совершать максимальную работу когда скорость ротора равна половине скорости потока, но для достижения максимальной экономии относительная скорость, или скольжение – должны быть как можно меньше.

Понятно, что количество сопел можно увеличить, для повышения мощности и крутящего момента. Так же, посредством конструкции сопел, или их расположения, легко достигается реверс. Более детальную информацию на этот счет можно получит из оригинальных источников, которые приведены в начале статьи.

Данное мероприятие мне пришлось начинать с нуля, в буквальном смысле. У меня не было опыта работы на металлообрабатывающих станках, да и с 3D моделированием связан не был, не говоря уже о черчении. Осознав сей печальный факт, пришлось пройти «экспресс курс» по черчению и 3D моделированию, на что ушло полтора месяца интенсивного самообучения. Я был приятно удивлен, насколько легко и интересно заниматься 3D проектированием. Про черчение лучше промолчу, хотя необходимые навыки и знания все же получил. Спроектировав все детали и начертив чертежи, я отправился в ближайший цех металлообработки. После длительной беседы с технологом, конструкцию пришлось немного видоизменить, что бы процесс изготовления был более технологичным. Внеся все изменения в чертежи, процесс пошел. На приведенных выше рисунках представлена моя конструкция турбины. Конструкции могут быть разными, однако именно такой вариант проще всего сделать вручную, без использования литья и штамповки. Я задался целью построить полноразмерную модель турбиныТесла. В качестве материалов выбрал обычную сталь, так как этот материал дешев и легко поддается мехобработке. В процессе изготовления турбины я столкнулся с некоторыми трудностями. Самая не приятная проблема – это, казалось бы, изготовление основных дисков. Проблема в том, что диски изготавливались, из листового метала, и после обработки оказались не ровными. Поводки были чуть заметны, но при расстоянии между дисками 0,3мм, это сказывалось самым серьезным образом – расстояние между дисками получилось не равномерным, и во многих места вообще отсутствовало. Частично решить задачу помогло использование крестообразных разделительных шайб (изначально я использовал круглые разделительные шайбы). Но мне так и не удалось добиться идеальной равномерности промежутков между дисками. Это касается лишь основных дисков, так как боковые диски точатся из достаточно толстого метала, и в силу метода обработки, кривизны практически не имеют. Вообще, решение этой проблемы существует. Правда, оно немного усложняет конструкцию ротора, и увеличивает стоимость работы. Собственно, по этим причинам я и не стал ничего переделывать. Тем более, я не ставил целью изготовить полностью работоспособное изделие, а для проведения опытов вполне достаточно того, что есть. Совет тем, кто захочет изготовить турбину Тесла своими руками – используйте, максимально ровные листы метала для изготовления дисков. Однако, проведя несколько опытов с использованием сжатого газа, я убедился, что расстояние между дисками является важнейшим фактором в работе устройства, и проявленная мною халатность, по отношению к этому вопросу – неуместна. Решение задачи оказалось простым, причем это решение было описано в британском патенте Н. Тесла №186082.

Диск с выступами по обеим сторонам, сделаными по окружности.
Отступив ~15мм от края диска, нужно прочертить окружность с обеих сторон диска. На одной из сторон диска окружность надо поделить на 8 равных частей. В точках пересечения нужно пробить небольшие лунки. Я проделал это с помощью молотка и кернера, слегка закруглив острие последнего. Процедура не сложная, но нужно быть предельно аккуратным, дабы не перестараться. Далее, на второй стороне диска проделываем то же самое, только точки пересечения должны оказаться между уже пробитыми выступами. В итоге имеем диск, с шестнадцатью выступами, по восемь с каждой стороны. Высота выступа должна равняться, или быть чуть меньше расстаяния между дисками. Для окончательной доводки выступы обрабатываются надфилем. Выступы делаются не на всех дисках, а через один. В моем случае общее количество дисков – 21шт. Дисков с выступами – 10шт. Центральный диск гладкий, потом два с выступами, опять два гладких и т.д. Крайние диски гладкие. Вроде с этим понятно. В итоге получилась достаточно качественная и жесткая конструкция, а расстояние между дисками вариирует в пределах 0,2-0,4мм.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Равномерное расстояние между дисками

Еще одна неприятность заключается в балансировке ротора. После того, как ротор собран, в идеале, его нужно слегка подточить на токарном станке, что бы выровнять все неровности. Так же, очень желательно все диски, а так же все сопрягаемые детали отшлифовать. В общем, самая главная проблема – точность изготовления. Если все детали делать на высокоточном оборудовании с программным управлением, 95% всех неприятностей разрешатся сами собой. Несколько слов хотелось сказать об изготовлении крестообразных шайб. В условиях производства – это самая простая задача, наштамповал, и готово. А вот сделать несколько десятков штук с приемлемым уровнем точности – не так то и просто. Дело в том, что толщина метала для изготовления шайб, составляет – 0,2-0,3мм. С таким металлом работать не просто, уж слишком аккуратно надо с ним обходиться. И когда стал вопрос об их изготовлении, мне заломили неприемлемо высокую цену. Немного пораскинув мозгами, решил поступить просто. На рисунке ниже представлена заготовка, и готовая шайба.

Заготовка (слева), и готовая крестообразная разделительная шайба для турбины Тесла.

Пришлось заказывать заготовку, а потом вручную доделывать. Ножницами по металлу делается 8 надрезов до соединения с отверстиями, а потом лобзиком отпиливаются лишние части. Зато вышло в 5 раз дешевле. Еще хотелось бы сказать о выборе подшипников. Так как турбина работает на достаточно высоких оборотах (10000-15000об.\мин.) и более, подшипники должны быть рассчитаны на такие скорости. В отличие от лопастных турбин, турбина Теслы не имеет осевой нагрузки, поэтому подшипники могут быть просто радиальными шариковыми. В остальном, проблем, заслуживающих внимания, не наблюдалось.

Фотографии, изготовленной мной турбины Теслы.

Ротор составляют 21 диск диаметром 186мм и толщиной 1,5мм, боковые диски имеют толщину 3мм, разделяющие шайбы изготовлены из листа нержавеющей стали толщиной 0,3мм. Вал по центру имеет диаметр 15мм, и ступенчато сужается на концах до 12мм. Сопло сделано прямоугольным. Вес ротора примерно 7кг, вес собранного агрегата – 18кг.

Кольцо корпуса с соплом

Часть корпуса с соплом и радиальными пазами.

Боковай крышка и «ухо».

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Первые результаты.


Все, ниже описаное касается самого первого варианта самодельной турбины Теслы, который имел ряд недостатков, а именно: расстояние между дисками не равномерное, отсутствовали радиальные канавки на боковых крышках, а так же, не достаточно глубокие радиальные выступы на боковых диска, что способствовало большим утечкам газа. Все опыты проводились со сжатым азотом (150ат). Азот – потому что его проще достать оказалось, чем сжатый воздух, а так же потому, что азот инертный и не взрывоопасный. Редуктор в опытах не использовался. С помощью шланга высокого давления балон напрямую соединялся с соплом турбины через переходник оснащенный манометром. Размер прямоугольного сопла 4х32мм, при таком сечении максимальное давление перед соплом достигало не более 3-5ат при полностью открытом балоне. Момент проверялся руками, и его почти не было, тем не менее, за 80-90с ротор достигал 9000об\мин. Расход газа был просто жуткий, балона (40л, 6м^3) хватало не более чем на 2-3мин. Первой модернизацией стало уменьшение сечения сопла до 1х32мм. Результат на лицо, давление перед соплом при полностью открытом балоне достигало 40-50ат. Естественно, скорость газовой струи выросла, что позволило разгонять ротор до тех же 9000об\мин уже за 50-60сек. при давлении перед соплом 15ат. Следующей модернизацией боло нарезание радиальных канавок в боковых крышках турбины, а так же переделка боковых дисков (в первом варианте они были сведены на конус к перефирии, что в данном случае не подходит). После модернизации показатели значительно улучшились, при давлении 12ат ротор руками остановить было крайне трудно. Разгон ротора до 9000об\мин сократился до 45-50сек. Но это, как вы понимаете, ерунда, так как самое главное так и осталось неисправленным, а именно – равномерность расстояний между основной массой дисков. Эту задачу я решил совсем недавно, и тестов уще не проводил. Я уверен, что результат будет более чем положительным, и в разы будет превосходить предыдущие. Однако надо учитывать тот факт, что газ при расширеии сильно охлаждается, переходник и кран на балоне покрывались иниеем, а при понижении температуры газ теряет вязкость. А вязкость – это основное свойство газа, которое используется в этом типе двигателя.

PS. Некоторые уточнения.

Прошу прощения за некоторые неточности в выше описанном тексте, писал по памяти, память подвела. Ошибки исправил по записям, сделанным во время тестов в мае 2009 года.
И так, я все же провел серию опытов с модернизированой турбиной (17 ноября 2009). Параметры следующие: размер сопла – 2х32мм, диаметр дисков – 186мм, количество дисков – 21шт. Расстояние между дисками от 0,2 до 0,4мм, вес ротора – 7кг. В качестве газа использовался аргон в 40 литровом баллоне с давлением 150ат. Так как все снималось на видео, писать много не буду. Приведу лишь результаты. Все тесты проводились с давлением перед соплом – 9-11ат. Мои надежды более чем оправдались:). Итак: разгон ротора до 3000об\мин – 4сек, до 10000об\мин – 17сек. Отсчет времени начинался при достижении нужного давления (~10ат).

Статья напечатана по материалам сайта http://teslatech.com.ua с одобрения автора.


Замечательный человек, зовут Виталий, 27 лет от роду, по профессии я программист – системный администратор. Всему учится сам, так как считает, что этот путь намного эффективнее традиционного.

Особое внимание уделяет работам Николы Тесла. Решил лично перепроверить основные результаты, достигнутые великим Теслой, в чем на взгляд EnergyFuture.RU весьма преуспел.

Практическую реализацию идей Тесла выполняет на следующей станочной базе (это для тех кто собрался повторять подвиги Виталия, must have лист):

Перечень возможных технологических операций:

Стальной ротор.

Крайние диски турбины Тесла делаются более толстыми, так как проходящяя между дисками струя газа пытается раздвинуть диски, а так же для прижимания остальных дисков друг к другу. Так же крайние диски имеют радиальные выступы над окнами, которые служат в качестве части уплотнения.

Боковой диск турбины Теслы с радиальными выступами.

Ротор помещается в корпус, который имеет входящее сопло и боковые крышки с отверстиями в центре. К крышкам крепятся еще две детали, не знаю как их правильнее назвать, я их назвал «уши», в которых закрепляются подшипники и обеспечивается отвод отработанной среды.

На внутренней поверхности крышек вырезаны радиальные канавки. Их можно разделить на две группы по их назначению. Первая группа канавок располагается ближе к центру, в эти канавки входят радиальные выступы боковых дисков, что обеспечивает хорошее уплотнение. Канавки и выступы, составляющие уплотнение, должны быть тщательно подогнаны друг к другу. Зазоры должны быть минимально возможными, но и не допускающими трение, что требует высокой точности изготовления. Вторая группа канавок прорезается почти по всей оставшейся поверхности и к ним не предъявляется таких жестких требований по точности изготовления. Боковые диски движутся относительно неподвижных крышек корпуса. Чтобы не создавать дополнительное сопротивление, расстояние между дисками и корпусом нужно увеличить. Именно этой цели и служат радиальные канавки второй группы. Так как поток всегда ищет путь наименьшего сопротивления, а в нашем случае – это канавки между крышками и дисками, основная часть потока проходила бы именно этим путем, и лишь незначительная часть проходила бы между остальными дисками ротора. За счет уплотнения, в канавках возникает повышенное давление, что и не дает среде пройти только этим путем, и среда проходит там, где возможно, т.е. между остальными дисками. Можно было бы сделать и одну широкую канавку, однако это бы увеличило утечку. По этому, лучшего результата можно добиться, используя несколько канавок.

Сопло турбины располагается тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности корпуса и может быть выполнено в виде прямоугольной щели, или круглого сужающегося отверстия.

Прямоугольное сопло для турбины Тесла.

Зазор по периферии между корпусом и ротором делается минимальным, учитывая небольшое увеличение диаметра ротора, при работе на высоких оборотах.

Теперь, имея примерное представление об устройстве турбины, рассмотрим теоретическую базу и рабочий процесс. Если направить поток жидкости, или газа по плоской поверхности, то этот поток начнет увлекать за собой эту поверхность. Такое поведение обусловлено тем, что самый первый слой молекул, прилегающих к плоскости – неподвижен. Следующий слой движется очень медленно, следующий чуть быстрее и так далее. Ниже приведу небольшую выдержку из аэродинамики.

Важной характеристикой движущейся среды является ее вязкость. Вязкость проявляется через свойство прилипания текучей среды к поверхности, тогда как не вязкая среда свободно скользит вдоль обтекаемой поверхности. Чтобы проиллюстрировать влияние вязкости, порождающей силу, замедляющую течение (силу сопротивления), рассмотрим две большие параллельные друг другу пластины A и B (рис. 1), одна из которых движется относительно другой. Вязкая среда прилипает к каждой из пластин. Случайные движения молекул создают эффект «перемешивания», стремящегося выровнять средние скорости течения, скорость которого на пластине B равна V , а на пластине A – нулю. Результирующее распределение скоростей также приведено на рис. 1, где длина стрелок пропорциональна величине скорости в данной точке течения по высоте между пластинами. Таким образом, на движущуюся пластину B действует сила, тормозящая ее движение. Чтобы обеспечить движение пластины B при наличии торможения, к ней должна быть приложена противодействующая сила. Такая же сила стремится привести в движение пластину A


Для лучшего понимания нижеизложенного материала, настоятельно рекомендую ознакомиться с оригинальной информацией, представленой в разделе " ".

Я узнал об этом изобретении в 2006 году, и, честно говоря, оно не произвело на меня какого либо впечатления. Но спустя пару лет, за которые я многое узнал о различных видах двигателей и о принципах их работы, вспомнил о турбине Тесла. Решил, что стоит более подробно разобраться, что же это такое, и как оно работает. Я изучил все патенты, касающиеся этого изобретения, а так же все, что можно было найти на этот счет. Как обычно, в интернете мало чего путного, куча небылиц, и странных, непонятно на чем основанных предположений. Так же в сети можно найти большое количество самодельных моделей, но сделаны они не корректно, так как нет полного понимания принципов работы и процессов, происходящих внутри устройства. Есть и исключения, но их очень мало. Итак, основной принцип, заложенный в работу турбины – вязкость движущейся среды. Н. Тесла в своих патентах описал основные принципы и закономерности данного эффекта. Что же представляет собой безлопастная турбина Тесла? Ротор турбины – это вал с закрепленными на нем плоскими дисками. Между дисками выдерживается определенное расстояние посредством разделяющих шайб, а так же небольших выступов, сделаных на каждом втором диске по обе стороны. Каждый диск имеет окна в центральной части для выхода рабочего тела.


Основной диск ротора.


Собраный ротор.


Расстояния между дисками.


Стальной ротор.

Крайние диски делаются более толстыми, так как проходящая между дисками струя газа пытается раздвинуть диски, а так же для прижимания остальных дисков друг к другу. Так же крайние диски имеют кольцевые выступы над окнами, которые служат в качестве части уплотнения.


Боковой диск с кольцевыми выступами.

Ротор помещается в корпус, который имеет входящее сопло и боковые крышки с отверстиями в центре. К крышкам крепятся еще две детали, не знаю как их правильнее назвать, я их назвал «уши», в которых закрепляются подшипники и обеспечивается отвод отработанной среды.

На внутренней поверхности крышек вырезаны кольцевые канавки. Их можно разделить на две группы по их назначению. Первая группа канавок располагается ближе к центру, в эти канавки входят кольцевые выступы боковых дисков, что обеспечивает хорошее уплотнение. Канавки и выступы, составляющие уплотнение, должны быть тщательно подогнаны друг к другу. Зазоры должны быть минимально возможными, но и не допускающими трение, что требует высокой точности изготовления. Вторая группа канавок прорезается почти по всей оставшейся поверхности и к ним не предъявляется таких жестких требований по точности изготовления. Боковые диски движутся относительно неподвижных крышек корпуса. Чтобы не создавать дополнительное сопротивление, расстояние между дисками и корпусом нужно увеличить. Именно этой цели и служат кольцевые канавки второй группы. Так как поток всегда ищет путь наименьшего сопротивления, а в нашем случае – это канавки между крышками и дисками, основная часть потока проходила бы именно этим путем, и лишь незначительная часть проходила бы между остальными дисками ротора. За счет уплотнения, в канавках возникает повышенное давление, что и не дает среде пройти только этим путем, и среда проходит там, где возможно, т.е. между остальными дисками. Можно было бы сделать и одну широкую канавку, однако это бы увеличило утечку. По этому, лучшего результата можно добиться, используя несколько канавок.

>

Сопло турбины располагается тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности корпуса и может быть выполнено в виде прямоугольной щели, или круглого сужающегося отверстия.


Прямоугольное сопло.

Зазор по периферии между корпусом и ротором делается минимальным, учитывая небольшое увеличение диаметра ротора, при работе на высоких оборотах.

Теперь, имея примерное представление об устройстве турбины, рассмотрим теоретическую базу и рабочий процесс. Если направить поток жидкости, или газа по плоской поверхности, то этот поток начнет увлекать за собой эту поверхность. Такое поведение обусловлено тем, что самый первый слой молекул, прилегающих к плоскости – неподвижен. Следующий слой движется очень медленно, следующий чуть быстрее и так далее. Ниже приведу небольшую выдержку из аэродинамики.

Важной характеристикой движущейся среды является ее вязкость. Вязкость проявляется через свойство прилипания текучей среды к поверхности, тогда как не вязкая среда свободно скользит вдоль обтекаемой поверхности. Чтобы проиллюстрировать влияние вязкости, порождающей силу, замедляющую течение (силу сопротивления), рассмотрим две большие параллельные друг другу пластиныA и B (рис. 1), одна из которых движется относительно другой. Вязкая среда прилипает к каждой из пластин. Случайные движения молекул создают эффект «перемешивания», стремящегося выровнять средние скорости течения, скорость которого на пластине B равна V , а на пластине A – нулю. Результирующее распределение скоростей также приведено на рис. 1, где длина стрелок пропорциональна величине скорости в данной точке течения по высоте между пластинами. Таким образом, на движущуюся пластину B действует сила, тормозящая ее движение. Чтобы обеспечить движение пластины B при наличии торможения, к ней должна быть приложена противодействующая сила. Такая же сила стремится привести в движение пластину A .



Рис. 1. СИЛА ВЯЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, или влияние вязкости течения на пластины A и B. Пластина B движется по отношению к пластине A со скоростью V, изображенной стрелкой. Распределение скоростей жидкости между пластинами также показано соответствующими стрелками.

Величина силы, необходимой для поддержания движения пластины B со скоростью 1 м/с (или удержания на месте неподвижной пластины A ), при условии, что расстояние между пластинами равно 1 м, а площадь каждой из них – 1 м 2 , называется коэффициентом вязкости m . Для воздуха при температуре 0 ° С и давлении 1 атм m = 1,73 * 10 –5 H * c/м 2 . Эксперименты показывают, что коэффициент вязкости воздуха изменяется в зависимости от температуры пропорционально T 0,76 .

А теперь представим, что пластины А и В неподвижны относительно друг друга, а поток газа движется между ними. Естественно, поток начнет увлекать за собой обе пластины. Распределение градиента скоростей в потоке будет следующим: у поверхности обеих пластин скорость потока будет минимальна, а посередине - максимальна.

Понятно, что чем меньше расстояние между пластинами и больше их площадь, тем больше сила вязкого трения, тем меньше «проскальзывания» газа между плоскостями, и тем сильнее поток увлекает за собой плоскости. Теперь рассмотрим процесс, происходящий внутри турбины. Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением через сопло. Получив ускорение в сопле, поток движется спиралеобразно между дисками, увлекая за собой ротор, и выходит через окна в центральной части дисков. Если турбина работает в холостом режиме, то скорость вращения ротора будет чуть меньше скорости потока, из-за трения в подшипниках. В таком режиме, длинна спиралеобразного пути - максимальна, так как относительная скорость потока и дисков почти нулевая. При подключении нагрузки скорость вращения ротора падает, а вместе с ней и скорость потока, из-за чего и длинна спиралеобразного пути сокращается. Таким образом, мы имеем саморегулирующую машину. Одно из преимуществ данной конструкции – ламинарность потока. Нет никаких завихрений и турбулентных образований, которые всегда снижают эффективность. Крутящий момент турбины прямо пропорционален квадрату скорости среды относительно ротора и площади дисков, и обратно пропорционален расстоянию между ними. То есть, для получения максимального крутящего момента расстояние между дисками должно быть минимальное, а количество дисков, или их диаметр – как можно больше. Аппарат способен совершать максимальную работу когда скорость ротора равна половине скорости потока, но для достижения максимальной экономии относительная скорость, или скольжение - должны быть как можно меньше.


Диск с выступами по обеим сторонам, сделаными по окружности.
Отступив ~15мм от края диска, нужно прочертить окружность с обеих сторон диска. На одной из сторон диска окружность надо поделить на 8 равных частей. В точках пересечения нужно пробить небольшие лунки. Я проделал это с помощью молотка и кернера, слегка закруглив острие последнего. Процедура не сложная, но нужно быть предельно аккуратным, дабы не перестараться. Далее, на второй стороне диска проделываем то же самое, только точки пересечения должны оказаться между уже пробитыми выступами. В итоге имеем диск, с шестнадцатью выступами, по восемь с каждой стороны. Высота выступа должна равняться, или быть чуть меньше расстаяния между дисками. Для окончательной доводки выступы обрабатываются надфилем. Выступы делаются не на всех дисках, а через один. В моем случае общее количество дисков - 21шт. Дисков с выступами - 10шт. Центральный диск гладкий, потом два с выступами, опять два гладких и т.д. Крайние диски гладкие. Вроде с этим понятно. В итоге получилась достаточно качественная и жесткая конструкция, а расстояние между дисками вариирует в пределах 0,2-0,4мм.


Равномерное расстояние между дисками

Еще одна неприятность заключается в балансировке ротора. После того, как ротор собран, в идеале, его нужно слегка подточить на токарном станке, что бы выровнять все неровности. Так же, очень желательно все диски, а так же все сопрягаемые детали отшлифовать. В общем, самая главная проблема – точность изготовления. Если все детали делать на высокоточном оборудовании с программным управлением, 95% всех неприятностей разрешатся сами собой. Несколько слов хотелось сказать об изготовлении крестообразных шайб. В условиях производства – это самая простая задача, наштамповал, и готово. А вот сделать несколько десятков штук с приемлемым уровнем точности – не так то и просто. Дело в том, что толщина метала для изготовления шайб, составляет - 0,2-0,3мм. С таким металлом работать не просто, уж слишком аккуратно надо с ним обходиться. И когда стал вопрос об их изготовлении, мне заломили неприемлемо высокую цену. Немного пораскинув мозгами, решил поступить просто. На рисунке ниже представлена заготовка, и готовая шайба.


Заготовка (слева), и готовая крестообразная разделительная шайба.

Пришлось заказывать заготовку, а потом вручную доделывать. Ножницами по металлу делается 8 надрезов до соединения с отверстиями, а потом лобзиком отпиливаются лишние части. Зато вышло в 5 раз дешевле. Еще хотелось бы сказать о выборе подшипников. Так как турбина работает на достаточно высоких оборотах (10000-15000об.\мин.) и более, подшипники должны быть рассчитаны на такие скорости. В отличие от лопастных турбин, турбина Теслы не имеет осевой нагрузки, поэтому подшипники могут быть просто радиальными шариковыми. В остальном, проблем, заслуживающих внимания, не наблюдалось.

Фотографии, изготовленной мной турбины Теслы. Ротор составляют 21 диск диаметром 186мм и толщиной 1,5мм, боковые диски имеют толщину 3мм, разделяющие шайбы изготовлены из листа нержавеющей стали толщиной 0,3мм. Вал по центру имеет диаметр 15мм, и ступенчато сужается на концах до 12мм. Сопло сделано прямоугольным. Вес ротора примерно 7кг, вес собранного агрегата - 18кг.


Кольцо корпуса с соплом


Часть корпуса с соплом и кольцевыми пазами.


То же самое.


Боковай крышка и "ухо".


То же самое.
Первые результаты.
Все, ниже описанное касается самого первого варианта турбины, который имел ряд недостатков, а именно: расстояние между дисками не равномерное, отсутствовали кольцевые канавки на боковых крышках, а так же, не достаточно глубокие кольцевые выступы на боковых диска, что способствовало большим утечкам газа. Все опыты проводились со сжатым азотом (150 ат). Азот - потому что его проще достать оказалось, чем сжатый воздух, а так же потому, что азот инертный и не взрывоопасный. Редуктор в опытах не использовался. С помощью шланга высокого давления баллон напрямую соединялся с соплом турбины через переходник оснащенный манометром. Размер прямоугольного сопла 4х32 мм, при таком сечении максимальное давление перед соплом достигало не более 3-5 ат при полностью открытом баллоне. Момент проверялся руками, и его почти не было, тем не менее, за 80-90 с ротор достигал 9000 об\мин. Расход газа был просто жуткий, баллона (40 л, 6 м^3) хватало не более чем на 2-3 мин. Первой модернизацией стало уменьшение сечения сопла до 1х32мм. Результат на лицо, давление перед соплом при полностью открытом баловне достигало 40-50 ат. Естественно, скорость газовой струи выросла, что позволило разгонять ротор до тех же 9000 об\мин уже за 50-60 сек. при давлении перед соплом 15 ат. Следующей модернизацией было нарезание кольцевых канавок в боковых крышках турбины, а так же переделка боковых дисков (в первом варианте они были сведены на конус к периферии, что в данном случае не подходит). После модернизации показатели значительно улучшились, при давлении 12 ат ротор руками остановить было крайне трудно. Разгон ротора до 9000 об\мин сократился до 45-50 сек. Но это, как вы понимаете, ерунда, так как самое главное так и осталось неисправленным, а именно - равномерность расстояний между основной массой дисков. Эту задачу я решил совсем недавно, и тестов еще не проводил. Я уверен, что результат будет более чем положительным, и в разы будет превосходить предыдущие. Однако, надо учитывать тот факт, что газ при расширении сильно охлаждается, переходник и кран на баллоне покрывались инеем, а при понижении температуры газ теряет вязкость. А вязкость - это основное свойство газа, которое используется в этом типе двигателя. Дальнейшие эксперименты с холодным газом пока проводить не планирую, так как собираюсь пойти дальше - попытаюсь сделать из этой турбины ДВС. .

Прошу прощения за некоторые неточности в выше описанном тексте, писал по памяти, память подвела. Ошибки исправил по записям, сделанным во время тестов в мае 2009 года.
И так, я все же провел серию опытов с модернизированной турбиной (17 ноября 2009). Параметры следующие: размер сопла - 2х32 мм, диаметр дисков - 186 мм, количество дисков - 21 шт. Расстояние между дисками от 0,2 до 0,4 мм, вес ротора - 7 кг. В качестве газа использовался аргон в 40 литровом баллоне с давлением 150 ат. Так как все снималось на видео, писать много не буду. Приведу лишь результаты. Все тесты проводились с давлением перед соплом - 9-11 ат. Мои надежды более чем оправдались:). Итак: разгон ротора до 3000 об\мин - 4 сек, до 10000 об\мин - 17 сек. Отсчет времени начинался при достижении нужного давления (~10 ат). Не судите строго за мою дикцию, и некоторые ошибки в оборотах речи - честно - даже самому смешно:). Буду исправляться.
Ниже привожу видеоролики:

Остальные ролики можно посмотреть в разделе - .

Для полноты картины будет не лишним сказать о некоторых положениях, влияющих на мощность, крутящий момент, надежность, и эффективность турбины. Точность изготовления! Я это повторяю, так как - это важно. Чем меньше конструкция, тем выше необходимая точность. Минимально возможные зазоры между дисками, и их равномерное распределение по всей рабочей площади зазора, а так же между боковыми дисками и стенками турбины. Последний момент один из самых важных. Дело в том, что поток газа из сопла будет идти по пути наименьшего сопротивления, и если окажется, что этот путь лежит через щели, образованные стенками турбины и боковыми дисками, то и работать будут только два боковых диска по большей части. Это один из важнейших конструктивных моментов. В справочнике Анурьева достаточно подробно описываются различные виды лабиринтных уплотнений, по этому настоятельно рекомендую ознакомится с ними как можно подробнее. Второй важнейший момент - сопло. Как показали многочисленные опыты - простого отверстия или щели - мало. Сопло должно быть сделано максимально грамотно. Как показывает теория и практика, целесообразно использовать сверхзвуковое сопло Лаваля. КПД которого достаточно высок, с его помощью достигается сверхзвуковая скорость струи газа из сопла. Есть мнение, что использовать сверхзвуковую струю в турбине Тесла нельзя, так как поток переходит из ламинарного состояния в турбулентный. На самом деле так и есть, однако далеко не во всех условиях такое имеет место быть. Даже при числе Рейнольдса = 5000 поток между двумя параллельными пластинами остается ламинарным (источник - ), так как не происходит срыва пограничного слоя. Хотя эти тонкости требуют проверки на практике. Позволю себе сделать небольшое отступление, на мой взгляд, это важно. В интернете, особенно на англоязычных сайтах описываются различные конструкции турбин Тесла. Причем результаты их испытаний, мягко говоря - плачевные. В первую очередь это связано с большими зазорами между дисками. Это при том, что в патентах Тесла английским по белому написано, что чем меньше зазоры между дисками, тем выше крутящий момент и КПД турбины. В чем же дело? А дело как раз в уплотнении боковых дисков, так как эти товарищи не удосужились сделать нормальное (да хоть какое-нибудь) уплотнение. При малых зазорах между основной массой дисков, поток и проходил только межу крайними дисками и корпусом. Американские братья решили проблему просто - увеличили зазоры между основной массой дисков. И естественно, результат оказался гораздо лучше. То ли дело, когда работают два диска, другое - когда все. Но это не выход, надеюсь, это русским (в самом широком смысл этого слова) братьям понятно. Что же, продолжим... Это, в первую очередь, влияет на крутящий момент и КПД. Температура газа - чем выше, тем лучше. Кроме теплового КПД, температура влияет на механический КПД самой турбины, из-за принципа ее работы. Использование соответствующих условиям работы материалов для изготовления турбины. Балансировка ротора. Для получения большого крутящего момента и мощности необходимо использовать несколько сопел, чем их больше, при соответствующем давлении, тем лучше. Собственно, как и во всех современных турбинах. В корпусе турбины, желательно поддерживать разряжение, но не обязательно. Все выше сказанное, лишь в отдаленной степени касается представленной, здесь, модели.

Результаты испытаний, проведенных 23.01.2010.

Но сначала немного о работе над ошибками и конструкции испытательного стенда. Работа над ошибками заключалась в более тщательном и равномерном обеспечении меж дисковых зазоров, а так же подгонкой корпуса, для обеспечения минимального зазора между боковыми дисками, и кромками кольцевых канавок на боковых крышках. После проведения всех работ, зазоры между дисками составляли от 0,2 до 0,3 мм, зазор между боковыми дисками и кромками кольцевых канавок - 0,3 мм. Испытательный стенд представляет из себя швеллер, с закрепленными на нем турбиной и автомобильным генератором мощностью 1,2 кВт (14 В 90 А). В месте крепления генератора, швеллер имеет продольный фрезерованный паз, что позволяет производить натяжение приводного ремня. В качестве нагрузки для генератора использовалось нихромовое сопротивление от сварочного аппарата. Ток и напряжение измерялись стандартными амперметром(150 А постоянного тока) и вольтметром. Обороты турбины измерялись механическим тахометром. Передаточное отношение шкивов на турбине и генераторе 1:1. Ниже приведены фото стенда (это более новые фото стенда, на момент данных испытаний в турбине не было второго манометра, установленного за соплом в корпусе турбины) и приборов:


Стенд в сборе.



Турбина с манометрами до и после сопла.



Генератор 1,2кВт.



В качестве источника рабочего тела (сжатого воздуха) использовался ресивер объемом 4м3. Давление в ресивере на начало теста составляло ~7ат, температура воздуха в ресивере -12С. Турбина соединялась с ресивером с помощью шланга высокого давления диаметром 0,5дюйма. На время испытания компрессор был отключен.
Было проведено 2 теста, на протяжении обоих тестов давление в ресивере непрерывно падало, и к концу тестов составляло 4,5ат, данное обстоятельство не позволило получить стабильную работу турбины с постоянной мощностью подводимого рабочего тела. В первом тесте была получена мощность 310Вт с плавным падением оборотов, нагрузка к генератору подключалась при достижении ~5500об/мин, давление перед соплом составляло 4,8-5ат. Во втором тесте было получено 168Вт на ~6000об/мин, давление перед соплом составляло 4-4,5ат. в обоих тестах использовалось сопло прямоугольного сечения с площадью критического сечения ~45мм2, и неудачной геометрией, с успехом обеспечивающей большие потери. На следующем видеоролике представлен даный опыт (на ролике значения давления ошибочны, перепутали деления, в приведенных выше данных значения правильные):

Результат далек от желаемого. Однако этот результат обусловлен не низкой эффективность турбины Тесла, а моим невежеством в вопросах турбиностроения, газодинамики и т.д. Как оказалось, кртическое сечение сопла слишком мало, не говоря уже о совершенно неграмотной геометрии сопла. Мощность, полученая на валу турбины зависит от механического КПД самой турбины, от энергии и количества рабочего тела, прошедшего через турбину за единицу времени, но в первую очередь - от мощности источника рабочего тела. В данном случае оказалось, что сечение сопла просто не позволяет пройти большому количеству воздуха через него, а соответственно и через турбину. В следующем испытании этот недочет будет исправлен, что позволит убедиться в справедливости выводов, сделанных здесь.

Сопло новой конструкции и с большим критическим сечением. 04.02.2010.

После первых испытаний было решено сделать новое сопло. Хотя я и говорил о целесообразности использования сверхзвукового сопла Лаваля, мне пришлось использовать обычное звуковое сужающееся сопло. Так как расчет сопел - дело не простое, я решил остановиться на варианте по проще. Для этого пришлось бы переделывать часть корпуса, что на данный момент не самый подходящий вариант, по этому пришлось выходить из положения более простым способом. Но и получилось все не так, как хотелось, однако значительно лучше, чем в первый раз. На фото ниже показан первоначальный дизайн сопла.


Первый вариант используемого сопла.

Как видно, сужающаяся часть сделана под слишком тупым углом, а так же данный вариант сопла имеет постоянное критическое сечение, что не позволяет варьировать количество рабочего тела, проходящего через него. Новое сопло сделано конусным.
В новом варианте, сопло представляет из себя вставку с внешней резьбой, что позволяет сделать несколько сменных сопел с различными критическими сечениями, и геометрией.


Новый вариант используемого сопла.

Вставка вкручивается во входящий патрубок, который, в свою очередь был немного переделан, его диаметр был увеличен, и на внутренней части нарезана резьба.


Переделанный патрубок с внутренней резьбой для фиксации сопловой вставки.

Сама сопловая вставка представляет собой цилиндр с внешней резьбой, и конусной проточкой внутри, диаметр конуса на входе составляет 22мм, на выходе - 12мм.

Правда, такое решение привело к необходимости сделать дуговую проточку на внутренней поверхности корпуса турбины, сразу за соплом, иначе часть выходного отверстия сопла перекрывалась бы ступенькой, образованной телом корпуса.


Как мне кажется, эта проточка не самым лучшим образом скажется на аэродинамике. Кроме переделки сопла, так же было добавлено крепление для манометра за соплом, для измерения давления в корпусе турбины, однако последнее дополнение было сделано немного раньше нового сопла. На видеороликах ниже представлены предварительные тесты турбины с новым соплом:
На данном ролике второй пуск производился с подключенным возбуждением на генераторе.

Давление в ресивере перед началом тестов составляло 8 бар. На видео хорошо видно, что даже не смотря на быстрое падение давления в ресивере, скорость разгона турбины значительно выше, чем в тестах со старым вариантом сопла. Так же при увеличении критического сечения сопла давление в корпусе турбины достигает 1,5 ат. При использовании старого сопла такого не наблюдалось. Эти испытания проводились в домашних условиях с использованием небольшого компрессора с объемом ресивером 24 л, и дополнительного ресивера объемом 80 л. Схема подключения большого ресивера представлена на следующем видеоролике (в этом ролике используется старое сопло):

Результаты испытаний, проведенных 08.02.2010.

Данная серия испытаний проводилась с тем же источником рабочего тела, что и в испытаниях 23.01.2010. В качестве источника рабочего тела (сжатого воздуха) использовался ресивер объемом 4 м3. Давление в ресивере на начало теста составляло ~7 ат, температура воздуха в ресивере -12 С. Турбина соединялась с ресивером с помощью шланга высокого давления диаметром 0,5 дюйма. На время испытания компрессор был отключен. В данной серии испытаний было целью проверить работу нового сопла. Было проведено 4 теста, на протяжении которых давления в ресивере непрерывно падало, как и в тестах 23.01.2010, с теми же последствиями (турбина не могла работать стабильно). В первом тесте нагрузку к генератору подключали при достижении ~4000 об/мин., сопротивление на генераторе было выбрано таким, что бы выдаваемая мощность составляла 310 Вт. Именно при такой мощности обороты турбины падали в тесте 23.01.2010. Давление перед соплом на начало теста составляло 4 ат, давление непосредственно за соплом в корпусе турбины составляло - 1,4-1,5 ат. Турбина без проблем вытянула нагрузку в 310 Вт и продолжила быстрый набор оборотов, при достижении 7500 об/мин. мы отключили подачу воздуха. На следующем видеоролике запись описанного теста. Тест №1:

Следующий тест производился с большей нагрузкой на генераторе, составляющей 12,5 В 75 А (937 Вт), но при меньшем давлении перед соплом - 3,2ат., за соплом давление составляло 1,15 ат. Нагрузка подключалась при достижении турбиной 4000 об/мин. При подключении нагрузки обороты турбины начали резко падать. Причина падения оборотов - недостаточная мощность потока воздуха. На следующем видеоролике видно, на сколько быстро падает давление перед соплом и в корпусе турбины. Из-за использования бОльшего критического сечения сопла возросла как мощность турбины, так и расход рабочего тела. Тест №2:

В третьем тесте давление перед соплом упало еще ниже, и составляло 3 ат, давлении за соплом - 1 ат. Нагрузка на генераторе 525 Вт. Подключение нагрузки осуществлялось при достижении турбиной 5000 об/мин. Турбина начинает плавно снижать обороты. Так же на видеоролике хорошо наблюдается падение давления перед соплом. Тест №3:

Понятно, что при такой нагрузке на генераторе, и давлении перед соплом как в первом тесте турбина бы без проблем вытянула 525 Вт, а возможно и немного больше.
Четвертый тест проводился при такой же нагрузке, как и первый (немногим более чем 312 Вт), однако давление перед соплом упало еще ниже, и составляло 2,5 ат, за соплом - 0,85 ат. Нагрузка подключалась при достижении турбиной 5000 об/мин. После подключения нагрузки обороты турбины плавно падают.

На основании выше приведенных опытов можно сделать следующие выводы: во первых, для стабильной работы турбины нужна стабильная подача рабочего тела; во вторых, источник рабочего тела должен обладать соответствующей мощностью; в третьих, сопло турбины должно иметь грамотно спроектированный профиль, и достаточное критическое сечение. Так же нужно учитывать, что во всех тестах использовался холодный воздух, вязкость которого растет вместе с температурой, а так же уменьшается массовый расход. Что касается сопла - новая модификация последнего оправдала ожидания. К сожалению у меня не было возможности по окончанию испытаний заново накачать ресивер, и все же выяснить, какую мощность способна выдать турбина при максимальном давлении в ресивере. Однако можно смело заявить, что эта мощность будет не менее 600-700 Вт. так же стоит напомнить, что во всех тестах я называл не мощность самой турбины, а электрическую мощность на выходе генератора, который имеет КПД около 80%, т.е. все приведенные мной значения мощности нужно сложить с 20% надбавкой от этого значения. При электрической мощности 525 Вт, мощность турбины составляет 656 Вт... В перспективе планируется провести тесты с более мощным и стабильным источником рабочего тела с измерением не только давлений, оборотов и электрической мощности, но так же и температур на входе и выходе турбины, а так же расхода рабочего тела. Так же планируется провести тесты с перегретым паром. На данный момент используемая модель турбины не выдержит больших нагрузок, максимум мощности, которую она в состоянии выдержать не превышает 4-5 кВт. Так же данная модель не предназначалась для работы с паром, или раскаленными газами в режиме газовой турбины, по этому было принято решение проектирования новой турбины, соответствующей условиям ее эксплуатации. Новая модель будет лишена всех недостатков текущей, и будет рассчитана на более высокую мощность и эффективность. Что касается данной модели, с ней еще будут производится некоторые испытания, результаты которых буду опубликованы на этой странице. За последнее время с помощью моих друзей , огромная им благодарность:), было найдено несколько редчайших книг времен СССР, посвященных дисковой технологии как насосов и компрессоров, так и турбин. Итак, статья Экспериментальное исследование дисковой микро турбины. А.Н. Шерстюк. 1980. и книга Дисковые насосы. В.И. Миссюра. 1986.

Подготовка турбины для испытаний на паре. 20.03.2010

В ближайшее время планируется проведение серии испытаний турбины Тесла на перегретом паре. Для этого было необходимо сделать некоторые доработки. В первую очередь были сделаны карманы для термопар, а так же змеевики для манометров, которые служат для сглаживания пульсация давления, а так же для охлаждения пара. Так же была переделана выхлопная система, для удобного соединения с паропроводом. Ниже на фото представлено все вышесказанное:

Стенд в сборе:

Первое испытание на паре. 25.03.2010

К сожалению, первое испытание прошло не совсем удачно, однако проблемы возникли не по нашей вине. При подключении к паропроводу использовались два крана и регулирующий клапан и что-то из них не пропускало пар в полной мере. Итог - из 5 бар доступного избыточного давления мы получили 1 бар. Естественно, при таком малом избыточном давлении говорить о какой то значимой мощности не приходится. Однако даже при таком малом давлении турбина разогналась до 6500 об./мин. вместе с генератором, который работал в холостую. Ранее, при проведении испытаний с холодным воздухом, при тех же условиях(давление перед соплом 1 бар) турбина даже не пыталась стартовать. Это говорит о том, что вязкость горячего пара значительно выше, и можно надеяться на значительно лучшие результаты. В ближайшее время все неисправности устранят, и мы сможем провести полноценные испытания. Видео первого испытания на паре:

Второе испытание на паре. 7.04.2010

После исправления всех компонентов паропровода проблема была устранена, однако при проверке подачи пара заклинело турбину. Проверку подачи пара производили без моего участия, и я не знал причины заклинивания. Оказалось, что причина банальна - часть трубы от основной паровой магистрали ведущая к соплу турбины была ржавая, и в турбину через сопло попал кусок ржавой окалины, что и привело к заклиниванию ротора. После того, как турбина была разобрана и почищена, клин был устранен. К сожалению, я не догадался снять на камеру процесс устранения данной неполадки. Но удалось снять процесс сборки турбины перед испытанием:

После сборки и герметизации турбины мы перешли к сборке испытательного стенда:

Перед основным пуском было необходимо прогреть турбину, что бы исключить затирание ротора о корпус турбины из-за расширения металла. В начале прогрева были слышны легкие затирания, но после прогрева все стало на свои места:

Было проведено два пуска, результаты которых очень похожи. В обоих тестах использовалось круглое конусное сопло с входным диаметром 22 мм, и выходным - 10 мм (в предыдущих тестах с ресивером использовалось сопло с выходным диаметром 12 мм). В первом тесте была получена стабильная мощность в нагрузке - 508,75 Вт (напряжение - 13,75 В, ток 37-38 А) на 7600-7800 об./мин. Параметры пара при первом запуске были следующими: давление перед соплом - 2,8-3 ат, температура - 183 С начале, 202 С в конце, давление за соплом - 0,62-0,65 ат, температура на выходе - 117 С в начале, 141 С в конце, давление на выходе - атмосферное(может немного больше, но манометр так ничего и не показал).

Второй тест показал немного бОльшую мощность в нагрузке- 591,2 Вт (напряжение - 13,75 В, ток 42-43 А) на 7900-8000 об./мин.. Параметры пара во втором тесте следующие: давление перед соплом - 2,8-3 ат, температура - 189 С в начале, 229 С в конце, давление за соплом - 0,66-0,7 ат, температура на выходе - 156 С в начале, 184 С в конце, давление на выходе - атмосферное(такое же, как и в первом тесте).

В общем - испытания прошли удачно, подшипники выдержали и температуру, и обороты, так же после прогрева не наблюдалось затирания ротора. Так же подтвердились мои ожидания повышения эффективности с ростом температуры и, соответственно, вязкости рабочего тела, при 3 ат перед соплом, при испытаниях на сжатом холодном воздухе такую мощность получить не удавалось. Следующим этапом испытаний будет измерение расхода пара через турбину, что бы можно было посчитать и экономичность и КПД дисковой турбины. Так же, если удастся, попробуем подключить турбину к источнику пара с более высоким давлением, что бы перед соплом получить 6-7 ат, и провести все измерения при этих параметрах.

Испытание турбины на пару и измерение расхода пара на разных режимах работы. 16.04.2010

В данной серии испытаний основной целью было измерение расхода пара и других параметров при разных давлениях перед соплом. Было проведено 3 основных теста при давлениях пара перед соплом 1,8 ат, 2,5 ат, 3,5 ат соответственно. А так же один дополнительный тест при максимальном давлении пара 3,5 ат, но при меньшей турбулентности перед соплом, о чем свидетельствует дрожание стрелки манометра. Для измерения расхода пара нужно знать его скорость, температуру и давление, а так же диаметр паропровода, в котором производится измерение. Скорость пара рассчитывалась исходя из динамического давления потока пара. Динамическое давление измерялось с помощью трубки Пито и водяного U-образного манометра. Вообще, трубка Пито измеряет не динамическое, а полное давление, но учитывая, что в нашем случае пар выходил в атмосферу, можно считать статическое избыточное давление в потоке равным 0, хотя скорее всего оно все же есть, но мы его не измеряли, и скорее всего оно пренебрежимо мало. Зная скорость пара, его плотность при соответствующем давлении и температуре, и площадь сечения паропровода можно легко рассчитать как массовый, так и объемный расход пара. Для расчета объемного расхода, нужно знать так же его удельный объем при соответствующей температуре и давлении. Удельную плотность и объем пара при разных давлениях и температурах можно найти в специальных таблицах. Основные 3 теста были построены следующим образом: максимальное избыточное давление пара, которым мы располагали составляло 3,5 ат, при давлении 1,8 ат мы подобрали нагрузку на генераторе, при которой турбина стабильно работает, и на таком режиме производили измерение расхода пара, далее при давлении 2,5 ат, так же была подобрана стабильная нагрузка, с максимальным давлением в 3,5 ат проделали то же самое. В итоге мы получили следующие результаты:
Тест №1 - давление перед соплом - 1,8 ат, за соплом - 0,3 ат, температура на входе - 200 С, температура на выходе - 139 С, мощность на генераторе - 275 Вт, среднее динамическое давление на выходе - 6 мм. вод. столба, расход пара - 63,5 кг/ч.
Тест №2 - давление перед соплом - 2,5 ат, за соплом - 0,5 ат, температура на входе - 220 С, температура на выходе - 165 С, мощность на генераторе - 550 Вт, среднее динамическое давление на выходе - 14 мм. вод. столба, расход пара - 90,54 кг/ч.:
Тест №3 - давление перед соплом - 3,5 ат, за соплом - 0,85 ат, температура на входе - 240 С, температура на выходе - 188 С, мощность на генераторе - 890 Вт, среднее динамическое давление на выходе - 24 мм. вод. столба, расход пара - 113,3 кг/ч. 3 основных теста на следующем видео:

Дополнительный тест №4 - давление перед соплом - 3,5 ат, за соплом - 0,85 ат, температура на входе - 237 С, температура на выходе - 178 С, мощность на генераторе - 935 Вт, среднее динамическое давление на выходе - 24 мм. вод. столба, расход пара - 113,3 кг/ч. Немного бОльшая мощность на генераторе скорее всего обусловлена меньшей турбулентностью пара перед соплом в данном случае.

Известный расход пара и остальные параметры позволили рассчитать относительные эффективный КПД турбины на всех трех режимах работы, результаты следующие: КПД турбины при давлении 1,8 ат - 17%, 2,5 ат - 27%, 3,5 ат - 38%. В дополнительном тесте с бОльшей мощностью на генераторе но при меньшей турбулентности и чуть большем тепло перепаде КПД получился 33,5%. Относительный эффективный КПД - это отношение мощности, реально полученной на валу турбины к механическому эквиваленту мощности располагаемого перепада тепла, т.е. при работе турбины мы располагали неким конкретным перепадом тепла, если этот тепло перепад полностью преобразовать в механическую работу, то мы получим некую мощность, так вот относительный эффективный КПД, это и есть отношение реальной мощности к теоретически максимально возможной. При расчете этого КПД уже учитываются все возможные потери, включая потери в генераторе и его КПД (в нашем случае КПД генератора 80%).

Некоторые поправки... В предыдущем абзаце указывались расчетные КПД турбины на нескольких режимах работы с разным расходом и мощностью на генераторе. Все расчеты производились с учетом того, что генератор имеет КПД 80%, или около того, но как недавно выяснилось, автомобильные генераторы малой мощности с напряжением 14 В и с самовозбуждением имеют КПД 50-55%!!! КПД 50-55% генератор имеет в достаточно узком диапазоне оборотов, в среднем от 5000 до 6000 об. в мин., в наших тестах обороты генератора во всех случаях были не менее 8000 об.в мин. Дело в том, что на повышенных оборотах у генератора данного типа стремительно падает КПД. Из некоторых источников удалось выяснить, что КПД генератора на 12000 об.в мин. падает до 30-35%. Но на текущий момент я не располагаю точными данными о том, какой все таки имеет КПД мой генератор на 9000-10000 об. в мин. Поэтому я пересчитал КПД турбины предполагая, что КПД генератора во всех тестах был 50%. Результаты следующие:
Относительный эффективный КПД турбины при давлении 1,8 ат - 21%, 2,5 ат - 33%, 3,5 ат - 49%!!!
И если выяснится, что КПД генератора на повышенных оборотах еще ниже, то, соответственно, КПД турбины еще выше. Однако 49% - это не окончательный приговор. Это всего лишь результат, достигнутый на данный момент при конкретных условиях. Так как максимальная мощность и КПД турбины любого типа достигается при условии, когда окружная скорость ротора в месте взаимодействия со струей рабочего тела равна половине скорости этой струи, а в моем случае эта скорость не была достигнута, то есть потенциал для повышения КПД турбины есть. В моей конструкции используется дозвуковое сужающееся сопло, которое по определению не может разогнать струю до скорости, выше скорости звука в среде, куда происходит истечение. В последних тестах с усовершенствованным соплом удалось добиться достаточно эффективного расширения пара в корпусе турбины, что повлекло за собой падение давления в корпусе турбины, стрелка манометра, установленного за соплом, так и не сдвинулась с нулевой отметки. Это говорит о том, что струя пара имела скорость, близкую к скорости звука при атмосферном давлении, т.е. 340 м в сек. Учитывая, что перед соплом давление составляло 5-6 ат, то сомневаться в достижении максимальной скорости не приходиться. Теперь можно сделать прикидочные расчеты: диаметр ротора турбины составляет 186 мм, т.е. длина окружности равна 0,584 м, при 10000 об в мин. скорость ротора составляет 97,34 м. в сек. Скорость ротора на периферии, при которой достигается максимальный КПД равна 170 м. в сек. т.е. - 17465 об в мин. Но так как давление в корпусе турбины все же немного выше атмосферного, то и скорость звука выше, соответственно, максимальный КПД будет достигнут примерно на 19-21тыс об в мин. Этот расчет прикидочный и грубый, но он позволяет понять наглядно порядок цифр. Вышесказанное подтверждается и опытом - во всех тестах с ростом оборотов удавалось получить больше мощности. Так как на данный момент есть некоторые ограничения, которые не позволяют раскрутить турбину до таких высоких оборотов, это будет сделано при первой же возможности, но скорее всего придется делать новый образец турбины и все эти опыты проводить с ним. Так же нужно иметь ввиду, что данная модель турбины имеет только одно сопло. В науке о турбинах есть такое понятие - степень порциальности. Степень порциальности - это отношение эффективных площадей соплового аппарата к площади окружности, которую они занимают. Сопловой аппарат по сути - это лопастное колесо, только оно не вращается. Сами лопасти имеют определенные размеры, т.е. если полная длинна окружности равна - 1м, то из этого метра рабочие эффективные сопла суммарно составляют 0,8-0,85 м., остальное уйдет на толщину лопаток соплового аппарата. Степень порциальности стараются доводить до возможного максимума, так как в противном случае эффективность турбины сильно падает. Если степень порциальности очень низкая, на пример, турбина имеет только одно сопло, как в моей модели, то лопастная турбина будет иметь очень низкую эффективность. В отличии от лопастной, дисковая турбина не так остро реагирует на низкую степень порциальности, и ее эффективность хоть и снижается, но не на много. Для дисковой турбины есть оптимальная степень порциальности, однако она на много ниже, чем для лопастной турбины. К примеру, для моей модели оптимальным вариантом можно считать 6-8 сопел, равномерно расположенных по окружности корпуса. Чем больше сопел, тем меньше их высота, соответственно меньше потери при входе на диски ротора, однако есть критическая высота сопла, ниже которого оно превращается в дроссель, т.е. в сплошные гидравлические потери. Исходя из всего вышесказанного, по моему, не вызывает никакого сомнения тот факт, что повысить КПД дисковой турбины можно, причем на много. А пока что представляю последние испытания турбины с генератором, а так же фото новой конструкции сопла. Для того, что бы генератор смог работать на своих номинальных оборотах, т.е. в приделах 4-5 тыс в мин. был сделан новый шкив большего диаметра. При таком соотношении турбина может работать на 10-12 тыс. оборотах.
Для опытов с турбиной было сделано новое сопло, которое состоит из двух съемных вставок. Высота сопла составляет 3 мм, ширина – 29 мм (87 мм2).

Испытательный стенд:

Видео:

02.05.2011 - Предварительные тесты турбины с зазором между дисками 0,5мм.
Для проведения данных испытаний было необходимо изготовить новый комплект крестообразных разделяющих шайб толщиной 0,5 мм. Шайбы были изготовлены из листа оцинковки. Исходя из предыдущего опыта, лепестки шайб били сделаны более длинными, что бы часть лепестка заходила вглубь меж дискового зазора, что обеспечивает бОльшую жесткость конструкции ротора.

За счет увеличения зазора, общая толщина ротора так же увечилась, из-за чего пришлось убрать два диска. Однако по результатам предварительных опытов турбина стала работать лучше, увеличился и крутящий момент и скорость набора оборотов, по сравнению с предыдущими тестами с зазором 0,3 мм. Скорее всего существует определенная зависимость между диаметром дисков, и шириной зазора, которую еще предстоит вычислить. А пока представляю видеоматериал проделанных опытов:

Испытания по определению момента силы на рычаге 0,018 м и 0,18 м проводились при давлениях 4, 6 и 8 бар. Момент на валу турбины составил 0,88 Нм, 2 Нм, 2,93 Нм, соответственно. С рычагом 0,018 м динамометр показа 5,24 кг, 10,92 кг и 15,44 кг соответственно. С рычагом 0,18 м динамометр показа 0,5 кг, 1,14 кг и 1,66 кг соответственно. В ближайшее время я постараюсь провести испытания турбины на паре, что бы была возможность сравнить результаты тестов с уже имеющимися. Сравнение покажет, на сколько влияет зазор между дисками на работу турбины и на сколько.

Продолжение следует...

Неизвестное изобретение никола тесла — Автомобили Premier

Непревзойденное открытие очень способного ученого по имени Никола

За собственную жизнь Никола Тесла изобрел много устройств, каковые считаются революционными и сейчас. Одно из них – безлопастная турбина.

Такое наименование она взяла благодаря собственной неповторимой конструкции — в ее базу положен не классический эффект давления жидкости или пара, как в привычной всем турбине. Она функционирует совсем иным образом, применяя потенциал пограничного слоя.

Как раз исходя из этого это изобретение Николы Тесла именуется еще турбиной пограничного слоя.

Современные биоинженеры именуют турбину Тесла многодисковым центробежным насосом. С позиций архитектуры строения этого устройства, подобное определение выглядит более корректным.

Дело в том, что турбина пограничного слоя оснащена особыми дисками, причем их количество не регламентировано. Чем и пользуются современные изобретатели, каковые не устают перекраивать на собственный усмотрение великое творение Тесла.

В духе эры

В начале прошлого века было сделано так много изобретений и открытий, что кое-какие из них были легко незамеченными и были незаслуженно забыты на определенное время. Однако, большие компании, занимавшиеся индустриализацией индустрии, не проходили мимо новых замечательных моторов, и генераторов энергии.

Обратили они внимание и на изобретение Тесла.

Первый обзор: 2016 Tesla Model X P90D Ludicrous

Мало кто знает, что первую рабочую модель собственного будущего устройства Тесла соорудил еще в юные годы. Но будучи человеком творческого склада ума, в голове которого часто возникают новые идеи, он скоро забыл о собственном изобретении и переключился на новые.

Новое – это прекрасно забытое старое

О собственном ветхом творении Тесла отыскал в памяти под давлением событий. В другом случае оно так бы и осталось одной из его детских «поделок».

В общем, великому изобретателю было нужно найти собственную установку и протереть ее от пыли в те годы, в то время, когда классические турбины с низким КПД прекратили соответствовать требованиям времени. Тогда всю землю остро нуждался в революционных идеях, каковые имели возможность совершить настоящий прорыв в производстве — низкая скорость вращения ветхих турбин тормозила прогресс.

Простая турбина тех лет трудилась на контрасте давления, которое образовывалось на входе и на выходе. Что же касается рабочего тела, то в его качестве она применяла тёплый газ.

Им мог быть и перегретый газ, через особые форсунки он поступал к лопаткам турбины и приводил вал в перемещение.

А вот турбина Тесла очень сильно отличалась от стандартных устройств. Во-первых, в ее конструкции не было предусмотрено лопаток, каковые сами по себе имели большое количество недочётов.

Во-вторых, она комплектовалась совсем ровными дисками, и форсунками, направляющими тёплый газ к самому краю диска.

Не обращая внимания на то, что турбине Тесла были свойственны кое-какие недочёты, их с лихвой компенсировала высокая мощность. Благодаря неповторимой конструкции она имела совсем замечательные характеристики.

В частности, КПД турбины имел возможность доходить до 60%. Непременно, такое открытие не имело возможности остаться незамеченным, и в 1913 г. Тесла взял патент на собственный изобретение.

Нюансы работы турбины

Дабы в рабочем теле не создавался эффект турбулентности, у дисков вала турбины Тесла должна быть особенная конструкция. Их края нужно сделать предельно узкими. При таких условиях возрастает скорость потока.

Кроме этого самого максимально КПД при таком устройстве турбины возможно достигнуть, в случае если расстояние между дисками будет сопоставимо с толщиной пограничного слоя.

Современные осевые турбины, которыми в наши дни оснащаются реактивные двигатели и паровые установки, смогут достигнуть КПД в пределах 60-70%. Но в случае если речь заходит о силовой установке, то они способны вытянуть лишь от 25% до 42%.

Казалось бы, расширить эти показатели невозможно, поскольку в современных установках употребляются самые передовые разработки.

Но в свое время Тесла сделал интригующее заявление. Он заявил, что одна из паровых предположений его турбины может повысить КПД до целых 95%. К сожалению, тогда он не подкрепил собственные слова доказательствами.

Действительно, нельзя исключать, что его заявление носило только рекламный темперамент, как выразились бы в наши дни маркетологи. А, быть может, он знал что-то, чего не знаем мы.

Вот лишь ему не хватило времени подкрепить собственные слова доказательной базой.

Но не смотря ни на что, в свое время на фабриках Westinghouse была совершена серия опробований паровой версии турбины Тесла. В соответствии с им, был взят следующий итог. Устройство великого изобретателя продемонстрировало паровую мощность, равную 38 фунтам на 1 л. с. в час.

Данный показатель соответствует КПД турбины в пределах 20%.

В противном случае говоря, громкое заявление Тесла не отыскало подтверждения. Наряду с этим его поклонники не исключают, что их кумир просто не раскрыл всех секретов собственной турбины и унес с собой тайну в могилу.

Что ж, и такую версию нельзя списывать со квитанций, учитывая неординарную личность изобретателя.

Успешный опыт

В середине ХХ в. Уоррен Райс решил воспроизвести опыты Тесла. Наряду с этим он забрал за базу не турбину, сконструированную в соответствии с примеру, что официально запатентовал великий изобретатель. Для изучения ему потребовалась только однодисковая установка.

Поразительно, но факт – эта турбина показала большую эффективность, достигнув КПД в районе 40%. Столь потрясающий итог выглядит еще более необыкновенным, в случае если учесть, что Уоррен Райс применял турбину, которая была оснащена всего одним диском.

2017 Tesla Model 3: Официальный дебют

Но останавливаться на достигнутом Райс не стал. Скоро он совершил опыт и с многодисковой турбиной.

Он узнал, что при корректном применении так именуемого ламинированного потока КПД таковой установки может быть около 95% и более. Однако, для этого нужно задействовать множество дисков.

Любопытно, что все современные многоступенчатые лопастные турбины способны выдавать КПД не более 70%. А вот огромные турбины на несколько, как продемонстрировала практика, достигают и вовсе 90%.

Противостояние гениев

Считается, что в каждое столетие рождается по одному гению. Но так оказалось, что XIX и XX столетия подарили истории большое количество неординарных личностей.

Так, в одно время с Тесла жил и второй не меньше узнаваемый изобретатель — Томас Эдисон.

В то время, когда в конце XIX в. Тесла покинул Европу и перебрался в Нью-Йорк, у него фактически не было денег. Дабы получить на судьбу, он получил работу к изобретателю и успешному предпринимателю Эдисону. Последний с удовольствием трудоустроил одаренного парня.

Но должность Тесле досталась далеко не самая респектабельная. Он стал инженером, в обязанности которого входил ремонт электрических двигателей, и генераторов постоянного тока.

Сначала ничего не предсказывало беды. Но со временем между Тесла и Эдисоном начали появляться разногласия.

Они не могли отыскать неспециализированный язык не только в подходе к работе, но и в понимании физических процессов. Оно и неудивительно, поскольку Эдисон был, первым делом, предпринимателем. На первое место он постоянно ставил экономическую пользу от того либо иного проекта.

Тесла же был обычным творческим человеком, в котором отсутствовала предпринимательская жилка.

Тесла и Эдисон проработали совместно около года, по окончании чего порвали всякие отношения. Одним словом, окончательно и бесповоротно рассорились.

Это пошло изобретателю неповторимой турбины на пользу — скоро он открыл собственную компанию, которая именовалась «Тесла Эрк Лайт Компани».

Дела Теслы сразу же пошли в гору. Наряду с этим он развернул масштабную агитацию против Эдисона и стал деятельно осуждать пропагандируемый им постоянный ток.

Причем сам он был приверженцем переменного тока. Непременно, бывший работодатель Тесла не имел возможности уступить.

В связи с чем между ними разгорелось настоящее противостояние, которое вошло в историю, как «война токов».

В итоге Тесла был прав. Благодаря его бессчётным изобретениям мир стал таким, каким он имеется на данный момент.

К великому изобретателю Тесле возможно относиться по-различному. Но его заслуги перед наукой неоспоримы. К тому же множество его открытий будоражат умы ученых до сих пор.

Кто знает, что было бы, если бы он прожил продолжительнее и имел возможность воплотить в судьбу еще пара собственных идей. Но история не обожает сослагательного наклонения.

Тесла и так много сделал для человечества, и за это люди должны быть ему признательны.

Создатель: Сергей Василенков

10 изобретений Николы Теслы, опередивших собственный время


Похожие статьи, подобранные для Вас:

Изобретения Николы Теслы — История изобретений

В этой большой обзорной статье мы поговорим о том, что изобрёл Никола Тесла, выдающийся изобретатель и учёный. Мы постараемся описать все наиболее важные из его изобретений, а также расскажем о тех, о которых вы могли и не знать.

Никола Тесла — это, пожалуй, один из самых известных изобретателей в мире наравне с Архимедом или Леонардо да Винчи, чей вклад в мировую науку крайне трудно переоценить. Родился и вырос Тесла в Сербии, где и получил образование. Уже со студенческих лет он проявлял самостоятельность мышления и тягу к изобретательству. Позже он переезжает во Францию, а затем в США, где и проживает большую часть своей жизни, занимаясь изобретательством. Количество его патентов включает в себя более 150 изобретений и различных усовершенствований. Некоторые даже считают, что именно Никола Тесла изобрёл 20-й век, так как он был не просто практиком, но и теоретиком.

Интересы Теслы лежали в основном в сфере радиотехники и электротехники, а также в области изучения свойств электромагнетизма и передачи электричества на большие расстояния. Основные его изобретения связаны с переменным током и электрическими машинами, использующим его. Также в нашей статье мы поговорим об изобретениях Теслы в области беспроводного освещения и беспроводной передачи электроэнергии.

Жизнь Теслы в целом была трудной и порой крайне неудачной. Далеко не все его изобретения были коммерчески успешными, он часто становился банкротом или жертвой обмана (Эдисон кинул его на большую сумму) или обстоятельств (например, известный пожар в его лаборатории уничтожил множество прототипов).

Безусловно, что теоретический вклад Теслы огромен, но нас в этой статье будут интересовать прежде всего практические реализации его идей и задумок, поэтому давайте посмотрим на список изобретений Николы Тесла. Для удобства навигации по статье предоставляем небольшое содержание:

Переменный ток

DC — постоянный ток, AC — переменный ток

Прежде чем научиться использовать переменный ток, его необходимо сначала получить. В общем-то о переменном токе физики знали уже давно (со времён открытия электромагнитной индукции) и Тесла его как таковой не открывал, но тогда все полагали, что переменный ток — это попросту «мусор», который вряд ли как-то получится использовать. Тесла же был другого мнения и сразу увидел весь потенциал переменного тока.

Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.

Тесла описал свои двигатели и электрические системы в статьей «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов», которую он презентовал в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году. Именно тогда Джордж Вестингауз заинтересовался разработками Теслы, и однажды он посетил его лабораторию и поразился увиденному. Никола Тесла построил модель многофазной системы из понижающих и повышающих трансформаторов переменного тока, а также двигателя переменного тока. Так началось партнёрство Ветсингауза и Теслы. Позже Никола Тесла получил 40 патентов на свои изобретения в США, а Вестингауз выкупил их все, чтобы обеспечить себя богатством, а Америку переменным током.

Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.

Генератор переменного тока

Генератор переменного тока — это электрическая машина, которая является составной частью полифазной системы электроснабжения Теслы, о которой речь пойдёт ниже. Генератор создаёт переменный ток, используя механическую работу (например, генераторы, установленные на дамбах, использующие падающую на их лопасти воду).

Мы не будем объяснять принцип работы генератора. Посмотрите видео ниже, если хотите понять подробнее.

Альтернатор Теслы (другое название генератора переменного тока) превосходил все другие по той простой причине, что он был действительно эффективен на практике. Свой генератор Тесла изобрёл ещё будучи на 2 курсе и уже тогда обращался к своим преподавателям с идеей использования переменного тока, но от его идей все отмахивались, как от бредовых. Некоторые профессора даже просто смеялись над его изобретениями.

В 1882 году Тесла работает в Париже и создаёт первый рабочий прототип своего генератора.

Приехав в 1884 году в США, Тесла направился к тогда уже известному изобретателю и коммерсанту в области электричества Томасу Эдисону и устроился к нему на работу. Попутно Тесла предлагал Эдисону свои идеи по использованию переменного тока, но Эдисон считал, что он сошёл с ума, раз думает, что переменный ток можно хоть как-то использовать. Дошло даже до того, что Тесла, не поняв сарказма Эдисона, подумал, что получит большую сумму от Эдисона, если сделает несколько десятков определённых изобретений на заказ. Тесла их сделал, а Эдисон сказал, что пошутил, а Тесле рекомендовал научиться понимать американский юмор.

В 1891 году Тесла получает в США патент на первый в мире альтернатор.

Генератор переменного тока 1891 года

Патент Теслы на генератор переменного тока

Многофазный генератор Теслы мощностью 500 л.с. (около 370 кВт) на выставке Вестингауза

Двигатель переменного тока

Двигатель переменного тока или асинхронная машина — это ещё один этап в развитии идей применения переменного тока. Генератор переменного тока мы уже обсудили, значит электричество мы получаем, но что с ним делать дальше? У нас ведь нет машин, которые бы работали от переменного тока! Вот Тесла их и изобрёл.

Патент Теслы на электрический двигатель 1888 года

В 1880-е года множество изобретателей пыталось изобрести рабочие варианты двигателей переменного тока, но сделать этого не удавалось. Галилео Феррарис занимается теоретическим исследованием создания двигателей переменного тока и приходит к ошибочному выводу, что они попросту не могут быть эффективными и коммерчески успешными. Это добавило мотивации изобретателям всего мира, это звучало как вызов — создать эффективный двигатель переменного тока. Тесла отвечает на этот вызов и демонстрирует в 1887 году свой первый вариант двигателя, работающего на переменном токе, а в 1887 году совершенствует свою модель, выпуская вторую машину.

Один из оригинальных электрических моторов Теслы 1888 года.

Основная причина, по которой рациональное использование двигателей переменного тока казалось невозможным, заключалась в том, что они были однофазовыми. Тесла же обосновал теоретически и доказал практически, что можно не ограничиваться одной фазой, а делать две или больше фаз.

На картинке ниже показано схематически устройство двух- и трёхфазных двигателей переменного тока:

Позже Тесла изобретает и патентует множество модифицированных моторов и двигателей переменного тока. Все эти патенты, как писалось выше, Тесла продаёт Вестингаузу.

Двухфазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

4-х фазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Полифазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.

Многофазная система электроснабжения

Тесла обратил внимание, что электрические станции постоянного тока Эдисона неэффективны, а Эдисон уже застроил ими всё Атлантическое побережье США. Чтобы преодолеть недостатки постоянного тока, надо было, по идее Теслы, использовать переменный ток. Многофазной такая система называется потому, что двигатели и генераторы имеют несколько фаз (см. пояснения выше).

Лампа Эдисона

Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при использовании постоянного тока. Вся эта система имела один большой недостаток в том, что она не могла транспортировать электричество на расстояние более 3 км из-за неспособности изменять напряжение до высокого уровня, необходимого для передачи на большие расстояния. Поэтому электростанции постоянного тока устанавливались с интервалом в 3 км.

Схема работы многофазных систем электроснабжения

Переменный ток, как писалось выше, мог достигать больших напряжений и поэтому его можно было передавать на огромные расстояния (выйдите из дома и посмотрите на ближайшие высоковольтные линии электропередач, это оно самое).

Когда Эдисон узнал, что у него появился столь мощный конкурент, он понял, что может потерять свою империю постоянного тока. Именно так и началась война между Вестингауза вместе с Теслой против Эдисона, которую назовут войной токов. Эдисон начал усиленно пытаться дискредитировать изобретение Теслы, показывая, что переменный ток более опасен для жизни, чем постоянный.

Стоит также отметить, что когда Тесла приехал в США, то сначала он предложил свои разработки Эдисону, но он назвал всё это вздором и сумасшествием.

Эдисон бил переменным током животных на публике, чтобы привести их в ярость и доказать, что этот вид тока опасен. Однажды Эдисон узнал об идее одного врача, об использовании переменного тока для умерщвления людей. Реализация не застала себя ждать. Так был изобретён электрический стул, который впервые применили к Уильяму Кеммлеру, виновному в убийстве своей любовницы.

Эдисон долго не мог придумать для своего нового изобретения название, но ему больше всего нравилось слово «увестингаузить», правда ни один из них, как мы теперь видим, не прижился.

Читайте также отдельную статью про изобретения Томаса Эдисона.

Тесла тоже не сидел без дела и отвечал на все попытки дискредитации Эдисона. Он стремился наоборот показать, что переменный ток не опасен и показывал это, при помощи скин-эффекта.

Австралийский любитель электрического эксгибиционизма Питер Террен бьёт себя в течение 15 секунд током в 200 000 вольт при помощи катушки Тесла, демонстрируя скин-эффект.

Как мы знаем, Тесла и Вестингауз в конечном итоге победили, поэтому переменный ток стал повсеместным явлением. Понадобилась целая экономическая и юридическая война, чтобы обеспечить Америку и весь мир более прогрессивным изобретением.

Катушка или трансформатор Теслы

Тесла изобрёл свою катушку примерно в 1891 году. В то время он повторял эксперименты Герниха Герца, который обнаружил электромагнитное излучение тремя годами ранее. Тесла решил запустить его устройство вместе с высокоскоростным генератором переменного тока, который он разрабатывал в рамках улучшения системы дугового освещения, но он обнаружил, что ток высокой частоты перегревает стальной сердечник и плавит изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке Румкорфа, которая использовалась по умолчанию в экспериментах Герца. Для устранения этой проблемы Тесла решает изменить конструкцию таким образом, чтобы образовался воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, вместо изоляционного материала. Тесла сделал так, что сердечник мог быть перемещён в различные положения в катушке. Тесла также установил конденсатор, который обычно используются в таких установках между генератором и его первичной катушкой обмотки, чтобы избежать выгорания катушки. Экспериментируя с настройками катушки и конденсатора, Тесла обнаружил, что он мог бы воспользоваться возникающим резонансом между ними для достижения более высоких частот.

В катушке трансформатора Теслы конденсатор, после пробивания короткой искры, подключался к катушке из нескольких витков (первичная катушка), формируя таким образом резонансный контур с частотой колебания, как правило, 20-100 кГц, определяемый ёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки.

Конденсатор заряжался до напряжения, которое необходимо для пробоя воздушного искрового промежутка, при входном линейном цикле, что достигает примерно 10 киловольтам при использовании линейного трансформатора, который подключён через воздушный зазор. Линейный трансформатор был спроектирован так, чтобы иметь более высокую, чем обычно, индуктивность рассеяния (параметр, отражающий неидеальность трансформатора), чтобы выдерживать короткое замыкание, возникающее в то время, когда зазор оставался ионизированным, или в течение нескольких миллисекунд, пока ток высокой частоты не исчезал.

Искровой разрядник настраивался таким образом, чтобы его пробой происходил при напряжении, которое несколько меньше пикового выходного напряжения трансформатора, чтобы максимизировать напряжение на конденсаторе. Внезапный ток, проходящий через искровой промежуток, вызывает резонанс первичной резонансной цепи на её резонансной частоте. Кольцевая первичная обмотка магнитно соединяет энергию с вторичной обмоткой в течение нескольких радиочастотных циклов, пока вся энергия, которая первоначально была в первичной обмотке, не перенесётся на вторичную. В идеале зазор затем прекращает проведение тока (гашение), захватывая всю энергию в колебательный вторичный контур. Обычно промежуток снова начинает расти, а энергия вторичных передач возвращается к первичной цепи в течение ещё нескольких радиочастотных циклов. Цикл энергии может повторяться несколько раз, пока искровой промежуток окончательно не ослабнет. Как только зазор прекратит проводить ток, трансформатор начнёт заряжать конденсатор. В зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, он может срабатывать много раз на протяжении всего цикла переменного тока.

Более заметная вторичная обмотка с значительно большим количеством витков более тонкой проволоки, чем у вторичной, была расположена для перехвата части магнитного поля первичной обмотки. Вторичная система была сконструирована так, чтобы иметь такую же частоту резонанса, что и первичная, используя только паразитную ёмкость (нежелательная ёмкостная связь) самой обмотки на «землю», а также любую клемму, расположенную в верхней части вторичной обмотки. Нижний конец длинной вторичной обмотки должен быть заземлён.

Применение катушек Тесла

Применение можно разделить на практическое и чисто декоративное. Практическое применение тока катушки Тесла нашли в радиоуправлении, радио и беспроводной передачи энергии для питания различных устройств (например, лампочек). Генератор Теслы обнаружил и неожиданное применение в медицине. Арсен Д’Арсонваль применил токи, создаваемые генератором, для физиотерапевтического воздействия на поверхность кожи и слизистые различных органов человека. Ток проходил по поверхностным слоям кожи и оказывал тонизирующий и оздоровляющий эффект. Также катушки Тесла применяются для работы газоразрядных лапм и обнаружения течи внутри вакуумных систем.

Но гораздо большую распространённость катушки Тесла получили в сфере спецэффектов и декораций, ведь разряды, создающиеся трансформатором Тесла выглядят крайне эффектно и красиво.

Пример работы катушки Тесла можете посмотреть на видео:

Интересно также понаблюдать и за музыкальными свойствами данных катушек, которые достигаются за счёт изменения частоты:

Интересно, что в своё время в 20-м веке пытались продавать катушки Теслы, как эффективный способ защитить вашу машину от угона:
Также подобные катушки используются в различных центрах, чтобы развлечь посетителей и попытаться увлечь молодёжь красотой физических эффектов, а также в аттракционах:

Беспроводное освещение

В 1891 году Тесла усовершенствовал передатчик волн, изобретённый Герцом, который был необходим для радиочастотного снабжения энергией, переделав его в систему освещения, состоящую из газоразрядных ламп.

В этом же году он продемонстрировал в Колумбийском колледже своё изобретение.

Когда мы говорим о том, что освещение беспроводное, не имеются в виду радиоволны, речь идёт об электростатической индукции.

В руках у Теслы две длинные трубки Гейсслера , которые похожи на неоновые лампы.

В 1893 году в Чикаго проходит всемирная выставка, где Тесла демонстрирует своё изобретение. Лампы были не только беспроводными, но и люминесцентными.

В 1894 году новое достижение. Удаётся зажечь фосфорную лампу накаливания в своей лаборатории, используя резонансный метод взаимоиндукции.

Правда широкого коммерческого применения такая лампа найти не смогла, но резонансный метод индуктивной связи сейчас применяется повсеместно в электронике.

Башня Теслы

Тесла не остановился на беспроводной системе освещения и пошёл дальше. Он решил, что можно в принципе не использовать высоковольтные провода для передачи тока и передавать всю электроэнергию посредством воздуха. Для этого он хотел построить огромную экспериментальную установку в Нью-Йорке, известную как башня Теслы или башня Ворденклиф. Позже, проводя свои эксперименты и наблюдения над молниями, Тесла пришёл к ошибочному выводу, что может использовать весь земной шар, чтобы проводить ток.

Одна из страниц патента на башню Теслы

Деньги на строительство от получил от известного в то время финансиста Дж. П. Моргана, которому он сообщил, что башня будет использоваться для трансатлантической беспроводной телефонии и вещания, на чём Морган планировал заработать. По сути это была первая подобная башня в своём роде.

В 1901 году началось строительство башни и продолжалось до 1903 года. Вторую башню-приёмник планировалось построить около Ниагарского водопада. Когда первую башню в  Ворденклифе почти достроили, Морган понял, что беспроводная передача электроэнергии может привести к обрушению всего рынка, в котором он имел вложения (ему принадлежала Ниагарская ГЭС), то он прекратил финансирование проекта Теслы. В мае 1905 года Тесла также потерял свой доход от патентов по истечению срока, поэтому он оказался банкротом и завершить строительство второй башни так и не удалось.

Как устроена башня Теслы

Башня в Ворденклифе представляла из себя огромную катушку Теслы высотой около 60 метров, на верхушки которой была большая медная сфера. Башня генерировала молнии длиной до 40 метров, а гром от высвобождаемой электроэнергии порождал гром, который можно было услышать за 24 километра от башни. Вес башни достигал 55 тонн, а диаметр 21-го метра.

Башня Уорденклифф изнутри

В 1905 году был произведён тестовый пуск, который произвёл шокирующий эффект. В газетах писалось, что Тесла сумел зажечь небо над океаном на тысячи миль. Вокруг же самой башни лошади получали удары током и даже крылья бабочек наэлектризовались до такой степени, что вокруг них можно было видеть «Огни Святого Эльма» (коронный разряд).

К сожалению, башню снесли в 1917-м году.

Изобретение радио и радиоуправления

Тесла демонстрирует свою радиоуправляемую лодку

20-й век крайне богат на различные изобретения и технические новинки. Многие изобретались параллельно в различных вариациях, при этом кто-то патентовал свои изобретения, а кто-то это сделать не мог или не хотел по каким-то причинам. Поэтому достаточно сложно установить, кто же первым изобрёл радио. Так, например, в США считают, что радио изобрели Дэвид Хьюз, Томас Эдисон и Никола Тесла, которые сделали соответствующий технический вклад для этого изобретения; в Германии полагают, что радио изобрёл Генрих Герц, а во Франции — Эдуард Бранли; В Белоруссии в изобретатели радио записывают Якова Наркевича-Иодку; В Бразилии полагают, что изобретателем радио был Ландель де Муру; в Англии — Оливер Джозеф Лоджа; в СССР же общепринятым было считать изобретателем радио Александра Степановича Попова и так далее ещё для многих стран. Гульермо Маркони же следует считать не изобретателем радио, как технологии или законченной системы, а как создателем первой успешной в коммерческом плане реализации системы радио.

Все их патенты и изобретения появлялись в промежутке 1880-1895 годов и все они занимались исследованием радиоволн. Попросту говоря, они все были изобретателями радио в той или иной степени, делая свой вклад в развитие теории передачи информации.

Но что же сделал Тесла? А он сделал тоже не мало. Он описал принципы, по которым можно было передавать радиосигнал на большие расстояния, провёл ряд собственных экспериментов по передаче сигналов, а также создал первую радиоуправляемую лодку, которую продемонстрировал на электротехнической выставке в 1898 году. Правда он не считал, что при помощи радиоволн возможно общение.

Радиоуправляемая лодка Николы Теслы

Одна из страниц патента на радиоуправляемую лодку Николы Тесла

На видео вы можете посмотреть лодку, которую собрали в 2015 году по подобию той, что была у Теслы:

Лодка контролировалась при помощи радиоуправления. Тесла продемонстрировал эту лодку в 1898 году на выставке электротехнике в Мэдисон Сквер Гарден. Там она произвела фурор. Представьте себе людей того времени, которые не понимали, каким образом Тесла управляет лодкой, приказывая ей плыть в то или иное место. Кроме слова «магия» здесь сложно что-то было подобрать для обывателя того времени.

Хотя газетчики того времени сразу начали называть изобретение Теслы «радиоуправляемой торпедой» (видимо, из-за того, что в то время Томас Эдисон пытался изобрести подобную торпеду и продать военным), сам же Тесла не нацеливался на войну. В 1900 году журнал Centure взял интервью у изобретателя, где тот сообщил, что целью его изобретения является попытка создать «искусственный интеллект», так как современные автоматы попросту заимствуют разум человека и откликаются только на его приказы. Тесла полагал, что однажды люди сумеют создать машину со своим собственным разумом. Что же, спустя более чем 100 лет мы пока можем утверждать, что такой машины мы не создали.

Позже во время Второй мировой войны нацисты догадаются использовать радиоуправления для создания дистанционно управляемых танков.

Рекомендуем также интересную статью про современные российские разработки в области боевой робототехники.

Безлопастная турбина Теслы

Турбина Теслы из музея

Эту турбину Тесла запатентовал в 1913 году. Изобретение турбины без лопастей по сути было вынужденным, так как для изготовления турбины с лопастями не было подходящих технологий, да и аэродинамическая теория ещё не была создана, поэтому Тесла решил использовать эффект пограничного слоя, а не давление вещества на лопатки, как сейчас широко распространено в традиционных турбинах.

Устройство турбины Теслы

Часто можно встретить утверждения, что КПД его турбины может теоретически достигать 95%, но на практике на заводах Вестингауза такая турбина показала КПД в районе 20%. Хотя позже различные модификации турбины другими изобретателями доводили КПД до 40% и более.

Путь жидкости в турбине Теслы

Очень хорошо принципы работы турбины Тесла на английском языке объяснены в этом видео:

По состоянию на 2016 год турбина Теслы так и не нашла широкого коммерческого использования с момента своего изобретения. Пока что ей удалось найти узкое применение в насосах. Связано это в первую очередь с тем, что диски внутри турбины сильно деформируются во время работы и это сказывается на общей эффективности применения турбины. Хотя сейчас продолжаются технологические поиски, чтобы решить все возникающие проблемы. Сравнительно недавно вопрос о деформации дисков частично был решён с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.

Клапан Тесла

Труба с клапаном Теслы в разрезе

Данный клапан был изобретён Теслой в 1920 году и почему-то многие даже не слышали об этом интересном изобретении. Суть в том, что этот однонаправленный клапан не имеет подвижных частей. Затор в клапане создаётся за счёт того, что основной поток ветвится и его ответвления направляются обратно, что постепенно замедляет основной поток.

Когда газ или жидкость течёт в прямом направлении, они слегка отклоняют и текут как бы по зигзагу, но не находя большого сопротивления. Можете посмотреть это на видео ниже, где для наглядности в поток добавлены шарики:

Однако, когда поток течёт в обратном направлении, то он ветвится таким образом, что ответвлённый поток направляется против основного, что вызывает сопротивление. И так повторяется на каждом ответвлении, из-за чего поток останавливается. Этот принцип вы можете наблюдать на видео ниже:

Конечно, нужно понимать, что данный клапан не предназначен для того, чтобы быть пробкой для бутылки или что-то в этом роде, так как он плохо работает при низком давлении потока. Однако, стоит начать использовать высокое давление, как соотношение давления между основным и ответвлённым потоком выравниваются.

Тесла изобрёл клапан, когда разрабатывал бесступенчатую турбину. Но так оказалось, что клапан стал самостоятельным изобретением, так как Тесла понял, что турбина лучше взаимодействует с ламинарным потоком, а клапан лучше работает с импульсным.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ …

Педеорелья | Как работает турбина Tesla

Мальчик наблюдает за радиоуправляемой лодкой в ​​городке Смильян в Хорватии, родном городе Николы Теслы. Рядом находится безлопастная водяная турбина Теслы. Тот же принцип приводит в действие его знаменитый газотурбинный двигатель. Hrvoje Polan / AFP / Getty Images

Большинство людей знают Николу Теслу, эксцентричного и блестящего человека, который приехал в Нью-Йорк в 1884 году как отец переменного тока, формы электричества, которая обеспечивает электроэнергией почти все дома и предприятия.Но Тесла был чудо-изобретателем, который применил свой гений для решения широкого круга практических задач. Всего у него 272 патента в 25 странах, в том числе 112 только в США. Можно подумать, что из всей этой работы Тесле достались бы самые дорогие изобретения в области электротехники — те, которые описывали полную систему генераторов, трансформаторов, линий передачи, двигателя и освещения — самые дорогие. Но в 1913 году Тесла получил патент на то, что он назвал своим самым важным изобретением.Этим изобретением была турбина, известная сегодня как турбина Тесла, турбина с пограничным слоем или плоская турбина.

Интересно, что использование слова «турбина» для описания изобретения Теслы несколько вводит в заблуждение. Это связано с тем, что большинство людей думают о турбине как о валу с прикрепленными к нему лопастями, что очень похоже на лопасть вентилятора. На самом деле словарь Вебстера определяет турбину как двигатель, работающий от газа или воды на лопастях вентилятора. Но у турбины Теслы нет лопастей.Он состоит из ряда плотно упакованных параллельных дисков, прикрепленных к валу и помещенных в герметичную камеру. Когда жидкость может попасть в камеру и пройти между дисками, диски вращаются, что в свою очередь приводит во вращение вал. Это вращательное движение можно использовать по-разному: от питания насосов, воздуходувок и компрессоров до двигателей автомобилей и самолетов. Фактически, Тесла заявил, что турбина была самым эффективным и простым роторным двигателем из когда-либо созданных.

Если это правда, то почему турбина Теслы не находит широкого применения? Почему он не стал таким же повсеместным, как другой шедевр Теслы, трансмиссия переменного тока? Это важные вопросы, но они второстепенны по сравнению с более фундаментальными вопросами, например, как работает турбина Теслы и что делает эту технологию такой инновационной? Мы ответим на все эти вопросы на следующих нескольких страницах.Но сначала нам нужно просмотреть некоторую базовую информацию о различных типах двигателей, которые разрабатывались на протяжении многих лет. На следующей странице мы получим более полное представление о конкретной проблеме, которую Тесла надеялся решить с помощью своего нового изобретения.

Содержание
  1. Турбинный двигатель Тесла
  2. Части турбины Тесла
  3. Эксплуатация турбины Тесла
  4. Препятствия для коммерциализации турбин Тесла других турбин, используемых для выработки электроэнергии.В отличие от модели Теслы, это лопастные турбины. Дэвид МакНью / Getty Images

    Работа каждого двигателя заключается в преобразовании энергии от источника топлива в механическую энергию. Независимо от того, является ли природный источник воздухом, движущейся водой, углем или нефтью, источником энергии является жидкость. Под жидкостью мы подразумеваем что-то очень конкретное — это любое вещество, которое течет под действием приложенного напряжения. Таким образом, и газы, и жидкости являются флюидами, примером которых является вода.С точки зрения инженера, жидкая вода и газообразная вода или пар действуют как жидкость.

    В начале 1900-х годов были распространены два типа двигателей: лопастные турбины, приводимые в движение движущейся водой или паром, полученным из нагретой воды, и поршневые двигатели, приводимые в действие газами, образующимися при сгорании бензина. Первый тип двигателя - роторный, второй - тип поршневого двигателя. Оба типа двигателей были сложными машинами, создание которых требовало много времени и сил.

    В качестве примера рассмотрим поршень.Поршень представляет собой цилиндрический кусок металла, который перемещается вверх и вниз, обычно внутри другого цилиндра. Помимо самих поршней и цилиндров, к другим деталям двигателя относятся клапаны, кулачки, подшипники, уплотнения и кольца. Каждая из этих частей дает возможность потерпеть неудачу. Вместе они увеличивают вес и неэффективность всего двигателя.

    Лопастные турбины имели меньше движущихся частей, но имели свои проблемы. Большинство из них были огромными машинами с очень жесткими допусками. При неправильной сборке лезвия могут сломаться или сломаться.На самом деле, это было наблюдение на верфи, которое вдохновило Теслу на придумывание чего-то лучшего: «Я вспомнил бушели сломанных лопастей, которые были собраны из корпусов турбин первого парохода с турбинами, пересекшего океан, и я понял, что важности этого [нового движка]» [источник: The New York City Herald Tribune].

    Новый двигатель Теслы представлял собой безлопастную турбину, которая по-прежнему будет использовать жидкость в качестве носителя энергии, но будет гораздо более эффективно преобразовывать энергию жидкости в движение.Вопреки распространенному мнению, он не изобретал безлопастную турбину, а взял базовую концепцию, впервые запатентованную в Европе в 1832 году, и внес некоторые усовершенствования. Он совершенствовал эту идею в течение почти десяти лет и фактически получил три патента, связанных с машиной:

    • Патент № 1 061 142 «Жидкостное движение», поданный 21 октября 1909 г. и запатентованный 6 мая 1913 г.
    • Патент № 1 061 206 , «Турбина», подана 17 января 1911 г. и запатентована 6 мая 1913 г.
    • Патент № 1329 559, «Клапанный трубопровод», подана 21 февраля 1916 г., продлена 18 июля 1919 г. и запатентована 3 февраля 1920 г.

    компрессор . Во втором патенте Тесла изменил базовую конструкцию, чтобы она работала как турбина. И, наконец, третий патент внес изменения, необходимые для работы турбины в качестве двигателя внутреннего сгорания.

    Базовая конструкция машины одинакова независимо от ее конфигурации.В следующем разделе мы более подробно рассмотрим этот дизайн.

    Copyright 2008

    По сравнению с поршневым или паровым двигателем турбина Теслы сама по себе проста. На самом деле, Тесла описал это так в интервью, которое появилось в New York Herald Tribune 15 октября 1911 года: «Все, что вам нужно, это несколько дисков, установленных на валу, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга и заключенных в капсулу так, чтобы жидкость может входить в одном месте, а выходить в другом».Конечно, это упрощение, но не сильное. Рассмотрим подробнее две основные части турбины — ротор и статор.

    Ротор

    В обычной турбине ротор представляет собой вал с неподвижными лопастями. Турбина Теслы избавляется от лопастей и вместо них использует серию дисков. Размер и количество дисков могут варьироваться в зависимости от факторов, относящихся к конкретному приложению. Патентная документация Теслы не определяет конкретное число, но использует более общее описание, согласно которому ротор должен содержать «много» дисков «подходящего диаметра».Как мы увидим позже, сама Tesla много экспериментировала с размером и количеством дисков.

    Каждый диск имеет отверстия, окружающие вал. Эти отверстия действуют как выпускные отверстия, через которые протекает жидкость. Чтобы жидкость могла свободно течь между дисками, в качестве сепараторов используются металлические прокладки. Опять же, толщина прокладки жестко не установлена, хотя расстояние между ними обычно не превышает 2-3 миллиметров.

    Резьбовая гайка удерживает диски на месте на валу, последней части узла рабочего колеса.Поскольку диски заклинены на валу, их вращение передается на вал.

    Статор

    Узел ротора расположен в цилиндрическом статоре или неподвижной части турбины. Для размещения ротора диаметр внутренней камеры цилиндра должен быть немного больше, чем сами диски ротора. На каждом конце статора имеется подшипник вала. Статор также включает один или два входа, в которые вставляются патрубки. Первоначальная конструкция Теслы требовала двух впускных отверстий, что позволяло турбине вращаться по часовой или против часовой стрелки.

    Это базовый проект. Чтобы турбина работала, жидкость под высоким давлением поступает в сопла на входах в статор. Жидкость течет между дисками ротора и заставляет ротор вращаться. В конечном итоге жидкость выходит через выпускные отверстия в центре турбины.

    Одним из величайших преимуществ турбины Теслы является ее простота. Его можно изготовить из легкодоступных материалов, и расстояние между дисками не нужно точно контролировать. На самом деле, его настолько легко построить, что в нескольких популярных журналах есть полные инструкции по сборке с использованием хозяйственных принадлежностей.В сентябрьском выпуске Popular Science за 1955 год был представлен пошаговый план постройки воздуходувки с использованием картонной конструкции турбины Теслы!

    Но как именно ряд дисков создает вращение, которое мы ожидаем от турбины? Это вопрос, который мы рассмотрим в следующем разделе.

    Copyright 2008

    Вы можете задаться вопросом, как энергия жидкости может заставить вращаться металлический диск. В конце концов, если диск идеально гладкий и на нем нет лопастей, лопастей или ведер, «улавливающих» жидкость, логика подсказывает, что жидкость будет просто течь через диск, оставляя его неподвижным.Это явно не то, что происходит. Ротор турбины Теслы не просто вращается, он еще и быстро вращается.

    -Причина, по которой можно найти два основных свойства всех жидкостей: адгезию и вязкость. Адгезия – это тенденция разнородных молекул слипаться под действием сил притяжения. Вязкость – это сопротивление течению вещества. Эти два свойства работают вместе в турбине Теслы для передачи энергии от жидкости к ротору или наоборот. Вот как:

    1. Когда жидкость проходит через каждый диск, силы сцепления заставляют молекулы жидкости над металлической поверхностью отделяться и прилипать.
    2. Частицы чуть выше тех, что на поверхности, замедляются при столкновении с частицами, соседними с поверхностью.
    3. Эти частицы, в свою очередь, замедляют поток прямо над ними.
    4. Чем дальше вы находитесь от поверхности, тем меньше на столкновения влияет поверхность объекта.
    5. В то же время силы вязкости заставляют частицы жидкости сопротивляться разделению.
    6. Это создает тяговое усилие, которое передается на диск, заставляя диск двигаться к жидкости.

    Тонкий слой жидкости, который таким образом взаимодействует с поверхностью диска, называется пограничным слоем , а взаимодействие жидкости с твердой поверхностью называется эффектом пограничного слоя . В результате этого эффекта рабочая жидкость движется по быстро ускоренной спиральной траектории вдоль поверхности диска, пока не достигнет соответствующего выхода. По мере того, как жидкость следует естественным путям с наименьшим сопротивлением, без ограничений и возмущающих сил, создаваемых лопастями или лопастями, она испытывает постепенные изменения скорости и направления.Это означает, что на турбину подается больше энергии. Действительно, Тесла говорит, что эффективность турбины составляет 95 процентов, что намного больше, чем у других турбин того времени.

    Но, как мы увидим в следующем разделе, теоретический КПД турбины Теслы не так легко реализовать в серийных моделях.

    Пограничный слой: это настоящее сопротивление

    Эффект пограничного слоя также объясняет, как создается сопротивление на крыле самолета. Воздух, движущийся над крылом, ведет себя как жидкость, а это означает, что молекулы воздуха обладают как адгезионной, так и липкой силой.Когда воздух прилипает к поверхности крыла, он создает силу, препятствующую движению самолета вперед.

    Никола Тесла Мэнселл/Time Life Pictures/Getty Images

    Тесла, как и многие современные ученые и промышленники, считал, что его новая турбина революционна благодаря ряду особенностей. Он был небольшим и простым в изготовлении. У него была только одна движущаяся часть. И это было обратимо.

    Чтобы продемонстрировать эти преимущества, Tesla построила несколько машин.Джуилус К. Чито, сын давнего механика Теслы, построил несколько версий. Первый, построенный в 1906 году, содержал восемь дисков диаметром 15,2 см (6 дюймов) каждый. Машина весила менее 10 фунтов (4,5 кг) и развивала мощность 30 лошадиных сил. Также выявился недостаток, который помешал бы дальнейшему развитию машины. Ротор достиг таких высоких скоростей - 35 000 оборотов в минуту (об/мин), что металлические диски значительно растягивались, снижая производительность.

    В 1910 году Чито и Тесла построили более крупную модель с 12-дюймовыми (30,5 см) дисками.Он вращался со скоростью 10 000 оборотов в минуту и ​​развивал мощность в 100 лошадиных сил. Затем, в 1911 году, супруги построили модель с дисками диаметром 24,8 сантиметра. Это снизило скорость до 9000 об/мин, но увеличило выходную мощность до 110 лошадиных сил.

    Воодушевленная этими небольшими успехами, Тесла построила более крупную двойную установку, которую планировала провести паровые испытания на главной электростанции Эдисона в Нью-Йорке. Каждая турбина имела опорные плиты ротора диаметром 18 дюймов (45,7 см).Две турбины были размещены в ряд на одной базе. Во время испытаний Tesla смогла достичь 9000 оборотов в минуту и ​​выдать 200 лошадиных сил. Однако некоторые инженеры, участвовавшие в испытаниях, верные Эдисону, утверждали, что турбина вышла из строя из-за непонимания того, как измеряется крутящий момент на новой машине. Эта плохая пресса в сочетании с тем фактом, что крупные электрические компании уже вложили значительные средства в лопастные турбины, затруднила для Tesla привлечение инвесторов..

    В недавней попытке коммерциализировать свое изобретение Тесла убедил производственную компанию Allis-Chalmers в Милуоки построить три турбины. Два имели 20 18-дюймовых дисков и развивали скорость 12 000 и 10 000 об/мин соответственно. Третий имел 15 60-дюймовых (1,5 метра) дисков и был рассчитан на работу со скоростью 3600 об/мин, производя 675 лошадиных сил. Во время испытаний инженеры Allis-Chalmers были обеспокоены как механическими характеристиками турбин, так и их долговечностью.Они обнаружили, что диски значительно деформировались, и пришли к выводу, что турбина в конечном итоге выйдет из строя.

    Еще в 1970-х ученым было трудно воспроизвести результаты, представленные Теслой. Уоррен Райс, профессор инженерии в Университете штата Аризона, создал версию турбины Теслы, которая работает с КПД 41%. Некоторые утверждали, что модель Райс отклонялась от точных спецификаций Теслы. Но Райс, эксперт по динамике жидкости и турбине Теслы, не делал обзор исследовательской литературы до 1990-х годов.и пришел к выводу, что ни одна современная версия изобретения Теслы не превышала 30-40-процентного КПД..

    Это, в первую очередь, мешало более широкому использованию турбины Теслы.

    Как ясно заявило Военно-морское исследовательское бюро Вашингтона, округ Колумбия: «Турбина Парсонса уже давно существует, и вокруг нее построена и эксплуатируется целая промышленность. Если турбина Теслы не на порядок лучше, выливайте деньги в крысиную нору, потому что индустрию так просто не свергнуть…» [Источник: Чейни].

    Итак, где же сегодня находится турбина Теслы? Как мы увидим в следующем разделе, автомобильные инженеры и дизайнеры снова обращают внимание на эту 100-летнюю технологию.

    -

    Тесла всегда был провидцем . Он рассматривал свою безлопастную турбину не как самоцель, а как средство для достижения цели . Его конечной целью была замена поршневого двигателя внутреннего сгорания гораздо более эффективным и надежным двигателем, основанным на его технологии . Наиболее эффективные поршневые двигатели внутреннего сгорания не достигли КПД выше 27-28 процентов при преобразовании топлива в режим . Даже при коэффициенте полезного действия 40 процентов Tesla считала свою турбину модернизацией по сравнению с . Он даже спроектировал автомобиль с турбиной на бумажной основе, который, как он утверждал, будет настолько эффективным, что сможет передвигаться по Соединенным Штатам на одном баке бензина.Турбина наконец-то используется в новом поколении более чистых и эффективных транспортных средств.Одной из компаний, добившихся значительных успехов, является Phoenix Navigation and Guidance Inc. (PNGinc) из Мунисинга, штат Мичиган. Компания PNGinc объединила технологию дисковой турбины с камерой сгорания с импульсной детонацией в двигателе, что, по словам компании, обеспечивает беспрецедентную производительность. Между двумя коническими концевыми дисками зажато 29 активных дисков диаметром 10 дюймов (25,4 сантиметра) каждый. Двигатель производит 18 000 оборотов в минуту и ​​130 лошадиных сил. Чтобы преодолеть экстремальные центробежные силы, присущие турбине, PNGinc использует различные передовые материалы, такие как углеродное волокно, пропитанный титаном пластик и диски, армированные кевларом..

    Конечно, эти более прочные и долговечные материалы имеют решающее значение для коммерческого успеха турбины Теслы. Если бы такие материалы, как кевлар, были доступны при жизни Теслы, вполне вероятно, что турбина нашла бы более широкое применение. Но, как это часто бывает с работой изобретателя, турбина Теслы была машиной, намного опередившей свое время.

    Для получения дополнительной информации о Tesla, электричестве и смежных темах перейдите на следующую страницу, например, молнию.

    Электромобиль Николы Теслы

    Хотя Tesla никогда не испытывала свою турбину на автомобиле, по некоторым данным, она разработала электромобиль в 1931 году. Это был автомобиль Pierce-Arrow, оснащенный электродвигателем мощностью 80 л.с. с частотой вращения 1800 об/мин вместо электродвигателя. Газовый двигатель. Согласно рассказу, Тесла собрал таинственный черный ящик, содержащий вакуумные трубки, провода и резисторы. Два стержня торчали из коробки. Когда стержни были вставлены в коробку, автомобиль получил питание.Тесла ездил на машине неделю — до 90 миль в час (145 км/ч). К сожалению, многие считали, что он использовал неизвестную и опасную силу природы. Другие называли его сумасшедшим. В ярости он вынул коробку из машины, отнес ее в свою лабораторию, и больше его никто не видел. По сей день основные принципы работы электромобиля Tesla остаются загадкой.

    Статьи по теме

    • Как Никола Тесла изменил то, как мы используем энергию?
    • Викторина Уголок: Три для двигателя
    • Как работают паровые двигатели
    • Как работают автомобильные двигатели
    • Как работают газовые турбинные двигатели
    • Как работают вращающиеся двигатели
    • Как работают двигатели
    • Промышленные революты

    505050505055.
  5. Tesla: Master of Lightning на PBS
  6. Веб-сайт музея Николы Теслы
  7. Фонд Tesla в Северной Америке
  8. Ассоциация производителей двигателей Tesla
  9. Статьи, патенты и ссылки, связанные с дисковыми турбинами/насосами
  10. Ссылки

  11. 5 All
  12. 5 All
  13. .«Турбина Тесла: двигатель 21 века?» Новости компании Pure Energy Systems. 14 апреля 2007 г. http://pesn.com/Radio/Free_Energy_Now/shows/2007/04/14/9700225_KenReili_TeslaTurbine/
  14. Чейни, Маргарет. Тесла: покойный человек Саймона и Шустера. Нью-Йорк. 1981.
  15. Дисковая турбина/насос Статьи, патенты и ссылки http://www.rexresearch.com/teslatur/teslatur.htm
  16. Британская энциклопедия 2005. «Tesla, Nikola». CD-ROM, 2005.
  17. Джинджери, Винсент Р., Джинджери, Дэвид Дж.«Создание турбины Теслы», издательство David J. Gingery Publishing LLC. Миссури. 2004.
  18. Германо, Франк. «Дисковая турбина Николы Теслы» http://www.frank.germano.com/teslaturbine2.htm
  19. Хейт, Джон. Крутой ученый: турбина Теслы. Сайпан Трибьюн. 13 мая 2005 г. http://www.saipantribune.com/newsstory.aspx?cat=9&newsID=47147
  20. Laser Turbine Power Systems. http://www.laserturbinepower.com/index.php?option=com_content&task=view&id=3&Itemid=68
  21. «Туристический автомобиль Николы Теслы Black Magic».Мир электромобилей. http://www.evworld.com/article.cfm?storyid=1062
  22. PBS. Тесла: Повелитель молнии. http://www.pbs.org/tesla/
  23. Phoenix Navigation and Guidance Inc. http://www.phoenixnavigation.com/turbines/index.htm
  24. Ассоциация производителей двигателей Tesla http://www.teslaengine.org/main.html
  25. Книги XXI века http://www.tfcbooks.com/default .htm
  26. World Book 2005. «Тесла, Никола».
  27. .

    Принцип турбины Теслы - Возобновляемый

    Никола Тесла стал одним из самых узнаваемых изобретателей 19-го и 20-го веков. Более 120 проприетарных решений только показывают, насколько изобретательной была Тесла. Одно из его открытий — дисковая турбина, известная как турбина Теслы.

    Изобретение в конечном итоге выполняет работу обычной турбины. Никола Тесла решил использовать в конструкции несколько явлений, в основном явление адгезии, и использовал его для соединения поверхностных слоев пластин.Диски, расположенные параллельно друг другу, не соприкасаются друг с другом напрямую, они отстоят друг от друга примерно на полмиллиметра. В это пространство перекачивается жидкость или газ, что позволяет им вращаться за счет специально созданной циркуляции среды.

    ПРОСТАЯ ТУРБИНА TESLA

    Как видите, устройство несложное, а простые решения, примененные в его конструкции, обеспечивают долгую и безотказную работу. Следует позаботиться о том, чтобы обеспечить надлежащую циркуляцию жидкости или газа в турбине.

    Двигатель внутреннего сгорания, изобретенный Николой Теслой, работает с турбиной Теслы, которая является его частью. Это не единственный тип турбины, вышедший из мастерской сербского американца. В то время, когда он жил, многие его изобретения подвергались критике со стороны тогдашнего общества - сегодня мы знаем, каким великим умом был Никола Тесла. Многие его конструкции считались невозможными, в том числе несколько типов турбин. Сама турбина нашла свое применение на флоте.Его устанавливали на подводных лодках.

    ТУРБИНА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

    Турбина Тесла является одним из примеров использования переменного тока. Никола, в отличие от многих ученых своего времени, смог произвести его своими приборами. Он очень интересно использовал переменный ток, создавая новые модели турбин и других устройств. Хорошо продуманный метод использования адгезии позволил изобрести очень эффективную турбину, которую многие люди с успехом изготовили в домашних условиях, используя простейшие инструменты.Сегодня такую ​​турбину можно использовать в стоматологическом оборудовании, а точнее в устройствах для сверления зубов - быстрое вращение достигается с помощью сжатого воздуха.

    .

    Что такое турбина Теслы: работа и применение

    Турбина Тесла была изобретена Николой Теслой в 1909 году. Это особая категория турбин, не имеющих лопастей. В отличие от других турбин, таких как Каплан и т. д., эта турбина имеет ограниченное и специфическое применение. Однако по конструктивным соображениям это одна из самых универсальных турбин. Его изобретение привело ко многим важным инженерным приложениям. Он работает по принципу пограничного слоя, когда турбина вращается под действием воздушного потока.Лучшее в этой турбине то, что она может достигать КПД до 80%. Его диапазон скоростей может достигать 80 000 об/мин для небольших машин. В частности, эта турбина не используется на электростанциях, но может использоваться для общих целей, таких как насосы и т. д.



    Схема турбины Тесла

    Базовая конструкция турбины Тесла показана на рисунке. Он состоит из безлопастной турбины, которая входит через сопло воздухопровода.Корпус турбины имеет два выходных отверстия, одно для входа воздуха, другое для выхода воздуха. Кроме того, вращающийся диск состоит из 3-4 слоев, соединенных между собой. Между слоями имеется тонкий воздушный зазор, через который воздух проходит с очень большой скоростью.


    Турбина Тесла


    Вращающийся диск имеет две поверхности: внешнюю и заднюю. В обоих случаях выход воздуха за пределы корпуса турбины невозможен.Воздух может поступать только через входную трубу и выходить через выходную трубу. Корпус турбины состоит из соединенных между собой многодисковых роторов. Все диски ротора соединены друг с другом на общем валу, на котором диск может вращаться.

    Имеется внешний корпус для размещения дисков. Диски обычно соединяются болтами. Спереди и сзади есть выпускные отверстия, через которые воздух может выходить из корпуса турбины. Расположение отверстий выполнено таким образом, что создается вихрь всасываемого воздуха.



    Теория турбины Теслы

    Вход в лопасти крыльчатки - воздух под высоким давлением. С помощью воздушного шланга, подсоединенного к входу турбины, воздух подается в корпус, состоящий из дисков ротора, которые насажены на вал и могут легко вращаться. Когда воздух попадает в корпус турбины, он вынужден создавать вихри из-за формы турбины.

    Вихрь означает вращающуюся массу воздуха, как в вихре или при сильном ветре.Создавая вихрь, воздух может вращаться с очень высокой скоростью. Образование вихрей имеет принципиальное значение из-за конструкции турбины. Купель и корпус задней крышки турбины расположены таким образом, что воздух должен выходить через отверстия в передней и задней крышках.

    Разрядка воздуха в этой природе создает воздушный вихрь. И это заставляет турбину вращаться. Проходя через диск, молекулы воздуха создают сопротивление. Этот тормоз тянет турбину вниз и заставляет ее вращаться.Видно, что турбина может вращаться в обе стороны. Это просто зависит от того, какая входная труба используется для подачи воздуха.

    Конструкция турбины Тесла

    Конструкция состоит из двух впускных патрубков, один из которых соединяется с патрубком воздушного шланга. Любой из двух входов может использоваться как вход. Внутри корпуса расположены диски ротора, которые соединены друг с другом с помощью винтов. Все диски размещены на одном общем валу, соединенном с внешним корпусом.

    Например, при использовании в качестве насоса вал соединяется с двигателем. Между дисками имеется тонкий воздушный зазор, в котором проходит воздух и заставляет диски вращаться. Из-за воздушного зазора молекулы воздуха могут создавать сопротивление на диске. В передней и задней крышках имеется 4-5 отверстий, через которые всасываемый воздух может выбрасываться в атмосферу. Отверстия устроены так, что создается вихрь, и воздух может вращаться с очень большой скоростью.

    Конструкция турбины

    Из-за этого быстрого воздуха он оказывает сопротивление лопасти на высокой скорости и заставляет лопасть вращаться с очень высокой скоростью. Зазор между дисками является одним из критических параметров конструкции и эффективности турбины. Оптимальный размер щели, необходимый для удержания щелевого слоя, зависит от окружной скорости диска.

    Расчет конструкции турбины

    Многие аспекты конструкции важны для достижения высокой производительности.Это некоторые из основных проектных расчетов.
    Рабочая жидкость или всасываемый воздух должны находиться под минимальным давлением. Если это вода, то давление ожидается не менее 1000 кг на кубический метр. Окружная скорость должна быть от 10 до 6 квадратных метров в секунду.

    Расстояние между дисками рассчитывается исходя из угловой скорости и окружной скорости диска. Это зависит от параметра Поллхаузена, который постоянно зависит от скоростей. Расход для каждого колеса рассчитывается как произведение площади поперечного сечения каждого колеса на скорость.На основе данных оценивается количество дисков. Опять же, диаметр диска также важен для хорошей производительности.

    Эффективность турбины Теслы

    Эффективность выражается как отношение выходной мощности вала к входной мощности

    Эффективность зависит от многих факторов, таких как диаметр вала, скорость вращения лопастей, количество лопастей, нагрузка на вал и т. д. Общий КПД турбины высокий. по сравнению с другими обычными турбинами.Для небольших приложений эффективность может достигать 97%.

    Как работает турбина?

    Турбина Теслы работает над концепцией пограничного слоя. Он состоит из двух входов. Как правило, вода из воздуха служит входом в турбину. Корпус турбины состоит из дисков ротора, соединенных между собой болтами. Все диски размещены на общем валу. Корпус турбины состоит из двух корпусов: переднего и заднего. Каждый корпус имеет от 4 до 4 отверстий.Все эти факторы, такие как количество дисков, диаметр дисков и т. д., играют важную роль в оценке КПД турбины.

    Эксплуатация турбины

    Когда воздух проходит через шланг, он попадает в корпус турбины. Диски, соединенные между собой, размещены в корпусе турбины. Между дисками имеется тонкий воздушный зазор. Когда частицы воздуха попадают в корпус турбины, они создают сопротивление на дисках. Благодаря этому сопротивлению диски начинают вращаться.

    Передний и задний корпусы состоят из отверстий, так что когда воздух входит, он выходит через эти отверстия.Отверстия расположены так, что в корпусе диска создается вихрь воздуха или воды. Это заставляет воздух оказывать большее сопротивление на диски. Это заставляет диски вращаться с очень высокой скоростью.

    Площадь контакта между вихрем и дисками мала на малых скоростях. Но по мере того, как воздух ускоряется, этот контакт увеличивается, позволяя дискам вращаться с очень высокой скоростью. Центробежная сила дисков пытается вытеснить воздух. Но у воздуха нет пути, кроме отверстий в передней и задней крышках.Это заставляет воздух выйти, и вихрь становится сильнее. Скорость дисков почти равна скорости воздушного потока.

    Преимущества и недостатки турбины Тесла

    Преимущества являются

    • Очень высокая производительность
    • Себестоимость производства менее
    • Простой дизайн
    • Может быть превращена в обоих направлениях

    Недостатки

    • Не возможно высокого силовые установки
    • Для высокой производительности скорость потока должна быть низкой
    • Производительность зависит от притока и оттока рабочих жидкостей.

    Применение

    Турбина Tesla имеет ограниченное применение из-за ее выходной мощности и технических характеристик. Некоторые из них перечислены ниже.

    • Сжатие жидкости
    • Лаки
    • Применение в крыльчатых турбинах
    • Насосы для переливания крови

    Здесь мы рассмотрели аспекты конструкции, принцип работы, дизайн и применение турбин Теслы. Его главный недостаток заключается в том, что он компактен и мал, имеет ограниченное применение по сравнению с обычными турбинами, такими как турбина Каплана.Поскольку его эффективность очень высока, следует думать, что, как и турбины Теслы, они могут найти широкое применение, например, на электростанциях. Это было бы большим стимулом для неэффективных заводов.

    .

    Блог-эксперимент: Сколько лопастей в турбине? Безлопастная турбина?

    Год назад, говоря о ветроустановках, говоря о количестве лопастей в ветроустановках, мы упоминали проекты безлопастных ветроустановок. По сути, речь шла о безлопастных турбинных решениях на базе Tesla Turbine (дисковая турбина).
    Безлопастные вентиляторы уже поступили в продажу. (Отлично показано на видео).

    https://youtu.be/xcKhko8tij8

    А вот и принцип работы.

    https://youtu.be/AWrkMGVMSyI


    В настоящее время испанская компания Vortex Bladeless объявляет о внедрении безлопастных турбин для индивидуальных заказчиков (решения для индивидуальных потребителей мощностью 4 кВт должны быть предложены в следующем году, мощностью более 1 МВт – в 2018 г.). связанные с поиском инвестора.

    Фото: http://www.vortexbladeless.com

    Я наткнулся на статью о турбинах в польском блоге.Ранее я слышал об идее, похожей на зерновую солому для выработки энергии. В статье автор попытался описать принцип работы и по внешнему виду решил, что это отклонение от ротора Флеттнера. Однако он, кажется, ошибается, говоря, что Vortex создал безлопастную турбину, отказавшись от ротора.

    Принцип работы основан на завихрении воздуха вокруг мачты (так называемый вихрь).
    Мачта из стекловолокна и углеродного волокна вибрирует на ветру.Магнитные кольца установлены в основании. Кинетическая энергия преобразуется в электричество в специальном генераторе переменного тока.
    Согласно испытаниям, этот тип турбины имеет КПД на 30 процентов ниже, чем обычные турбины с горизонтальной осью вращения. Однако они почти вдвое дешевле в производстве и эксплуатации.
    По заявлению производителя они бесшумны и экологичны. Классические ветряки могут быть потенциально опасны, их называют куттерами (из-за опасности для птиц).Их строят вдали от построек, из-за шума работы в качестве недостатка упоминается и мерцание тени.
    В настоящее время нет исследований, чтобы выяснить, влияют ли вибрации безлопастной турбины на окружающую среду.
    А ответ на более низкий КПД - это возможность более плотно разместить турбины, чем их классические аналоги.

    Интересно, что Дэвид Янез, соучредитель Vortex Bladeless, сказал, что их вдохновило крушение моста. Мост Tacoma Narrows Bridge в 1940 году пришел в колебательное движение и в результате был разрушен.Именно этот механизм лежит в основе работы турбин нового типа.

    https://youtu.be/2_5K4kmnsL4

    Презентация о принципе работы

    https://youtu.be/iqL4Dsq3ryo

    Наконец, страница проекта с наводящей на размышления анимацией, уменьшением лезвия, ненужным обслуживанием (масла, смазки), ненужной гондолой (механизмы и шестерни).

    Как по мне, это не турбина ни с вертикальной, ни с горизонтальной осью вращения.Это просто совершенно другая концепция преобразования ветра в электричество.
    .

    Никола Тесла - недооцененный гений

    В возрасте 28 лет переехал в США. Он был конструктором устройств для производства и использования переменного тока. На его счету более 100 патентов. Известно также, что он конкурировал с Томасом Эдисоном. Впервые он привлек его внимание, ремонтируя генератор на корабле, у которого были проблемы с освещением.

    Тесла оказал значительное влияние на развитие технологий во всем мире.В последние годы жизни его обвиняли в работе над передачей энергии через почву и атмосферу. Единственным свидетельством, однако, были только фотографии, на которых были видны воткнутые в землю лампочки без видимых кабелей. Умер 7 января 1943 года в Нью-Йорке. Причиной смерти стал коронарный тромб.

    Он интересовался технологиями с раннего возраста. Свое первое изобретение он сделал, когда ему было всего 5 лет. Затем он построил механизм водяного колеса, который вращается в воде. Забавный факт из его жизни еще и в том, что двигателем его страсти была наэлектризованная шерсть кошки, которую он однажды погладил.

    В течение многих лет он пытался не только получать бесплатную энергию, но и передавать электричество по беспроводной сети. Неофициальные источники сообщают, что около 1899 года он представил лампы, которые зажигались без источника питания. Их действие было основано только на реакции с электромагнитным полем.

    Его первым "учителем" был вышеупомянутый Эдисон. Он взял его под свое крыло, когда тот приехал в США из Европы. Между ними были разногласия.Тесла хотел распространять переменный ток, а Эдисон был сторонником постоянного тока. После того, как Эдисон обманом заставил Теслу не дать ему 50 000, которые он обещал. долларов за помощь в улучшении генераторов — Тесла основал собственную компанию и назвал ее Tesla Electric Light & Manufacturing.

    Улучшена работа дуговой лампы с помощью спонсоров. Через некоторое время Эдисон разработал и запатентовал электрический стул, работающий от переменного тока. Этим он хотел показать, что подход, продвигаемый Теслой, опасен.

    Тесла — автор таких изобретений, как асинхронный двигатель. Он является его самостоятельным создателем, а сам двигатель по сей день используется в самом Ochoda Tesla Roadster. Никола также известен такой работой, как резонансный трансформатор , генерирующий напряжение в масштабе до нескольких миллионов вольт и электрические скачки в виде искр.

    Его следующая работа - создание электрических сетей нового поколения , которые вызвали меньшие потери энергии, чем известные до сих пор.Ему помогли патенты, которые он получил, находясь в США. Этот шаг стал своего рода ударом для Эдисона, из-за чего их спор обострился.

    Еще одним изобретением Теслы является безлопастная турбина , которая обеспечивает лучшую производительность двигателей внутреннего сгорания. Таким образом, электрический КПД увеличился с 50% до 60%, а в некоторых случаях даже до более чем 90%.

    Позднее это изобретение было применено к атомным подводным лодкам, где турбина приводилась в действие горячим паром.Тесла также является изобретателем радио. Звание ему было присвоено в суде только посмертно, потому что Гульельмо Маркони использовал его теории и представил миру идею несколькими днями ранее. Мошенник даже получил за это Нобелевскую премию в 1909 году.

    Никола Тесла пользуется большой известностью и по сей день. Этому способствовали не только многочисленные изобретения, но и то, что он воспринимался всем миром как «сумасшедший ученый».

    О жизни и творчестве Николы Теслы можно прочитать как в его книгах, так и в посвященных ему книгах.Самые известные названия включают «Проблема увеличения энергии человека», «Никола Тесла - Колорадские весенние заметки», «Никола Тесла - Чудесный разум» или «Никола Тесла».

    Его день рождения ежегодно отмечается в Научном центре Коперника в Варшаве. Праздник состоит из семинара по физике и шоу «Поединок мастеров». Дополнительно каждый из прибывших гостей получает модель голубя для сборки.

    Недавно также появилась информация, что будет снят фильм, посвященный Тесле, под названием"Никола". Главную роль сыграет польский актер Томаш Кот.

    Вечные мысли гения;

    "Если вы хотите понять вселенную, начните думать с точки зрения энергии, частоты и вибрации. ".


    "Останься одна. В этом секрет инноваций. Быть одному. Вот тогда и рождаются лучшие идеи ».

    "Трудно дать неограниченную энергию ограниченному разуму ".

    "Подавляющее большинство людей никогда не осознают, что происходит внутри них, и миллионы становятся жертвами болезней и преждевременно умирают именно по этой причине ".

    " Мой мозг всего лишь приемник, во Вселенной есть Ядро, от которого мы получаем знания, силы и вдохновение. Я не проник в тайны этого ядра, но знаю, что Он существует».

    «Мы едины. Только эго, убеждения и страх пытаются нас разлучить ».


    Автор; Наталья Малесса 9000 6

    Источник: nazwaawpolsce.pap.pl, swiatlolux.pl, komputerswiat.pl

    .

    "Ветрозащитные линзы. Мощность от компактной ветряной турбины Fuller

    И хотя солнечные панели на крышах домов все чаще можно увидеть, домашние ветряные турбины все еще встречаются довольно редко. Если технологическая компания The Archimedes из Роттердама сможет доказать прибыльность своей ...

    И хотя солнечные панели на крышах домов все чаще можно увидеть, домашние ветряные турбины все еще встречаются довольно редко. Если технологическая компания The Archimedes of Rotterdam сможет доказать свою прибыльность, ситуация в стране вскоре может измениться.27 мая компания официально представила свою городскую ветряную турбину Liam F1, мощность которой, по их утверждениям, составляет 80 процентов от теоретически возможной максимальной мощности. Это довольно смелое заявление, учитывая, что большинство коммерческих ветряных турбин используют в среднем от 25 до 50 процентов своей максимальной технологии.

    Турбина

    весит 75 кг (165 фунтов), имеет диаметр 1,5 метра (5 футов) и явно не похожа на обычную ветряную мельницу. Его форма напоминает наутилус и винтовой насос, изобретенный древнегреческим математиком Архимедом Сиракузским.

    Сообщается, что такая форма приводит к минимальному механическому сопротивлению, что позволяет турбине свободно и бесшумно вращаться - именно шум от лопастей является основным препятствием при установке турбин на крышах. Кроме того, турбина спроектирована так, чтобы всегда быть против ветра для максимальной эффективности.

    Наряду с обещанием, что турбина способна достичь 80-процентного предела Беца, Архимед говорит, что Liam F1 вырабатывает в среднем 1500 киловатт-часов энергии в год при скорости ветра 5 м/с, что составляет половину энергии, потребляемой средним домохозяйством.Излишне говорить, что будет интересно посмотреть, что скажут независимые тесты. Компания заявляет, что протестировала Liam F1 более 50 раз, чтобы доказать ее эффективность, и уже продала 7000 турбин в 14 странах.


    Ветряк, по словам разработчиков, станет намного эффективнее большинства существующих ветряков.

    Тем не менее, городская ветряная турбина Liam F1 не будет официально доступна для продажи с 1 июля. Впрочем, цены уже известны — на официальном сайте компании заявлено, что их стоимость составит 3 999 евро (около 5 450 долларов).


    Городской ветряк Liam F1 в действии

    «Ветровые линзы» — инновационная разработка японских ученых. Ветровая линза работает аналогично увеличительному стеклу, за исключением того, что вместо фокусировки света ветровая линза, которая представляет собой изогнутое внутрь кольцо по окружности, определяемой вращающимися лопастями турбины, фокусирует воздушный поток, направляя и ускоряя его. воздух при попадании в зону лопаток. Диаметр объектива составляет 112 метров.

    Ветровая линза состоит из входного направляющего патрубка, рассеивателя и внешней кромки. Сильные вихревые потоки, создаваемые диффузором и внешним краем ветровой линзы, создают область низкого давления снаружи турбины. Это увеличивает перепад давления, позволяя большему количеству ветра быть направленным на ветровую линзу. Больше воздуха дает больше энергии. Ученые говорят, что этот метод способен увеличить мощность, вырабатываемую ветряной турбиной, при одновременном снижении шума.

    В попытке продвигать идею использования ветрозащитных линз в открытом море команда разработчиков создала для их поддержки плавучие платформы шестиугольной формы.Платформы могут быть объединены в ульеобразную конструкцию.

    Рисунок 6.3. ветровые линзы

    Размещение ветровых линз на плавучих платформах у берегов Японии позволит значительно увеличить производство электроэнергии в ближайшем будущем. В марте 2011 года в кампусе Университета Кюсю в Японии начались испытания «ветровых линз» — инновационной системы ветряных турбин, способных генерировать в 2-3 раза больше электроэнергии, чем традиционные ветряки, и значительно удешевить «энергию ветра».Эта технология позволяет снизить цену ветра ниже стоимости ядерного топлива и угля без дополнительных субсидий.

    Ветрогенератор без лопастей

    Безлопастный ветрогенератор - одним из главных достоинств новинки, по словам ее создателей, является возможность работы в очень широком диапазоне скоростей ветра. Еще одним преимуществом является компактность. (Рис. 6.4.)

    Рис. 6.4. образец 10 кВт

    Нетиповой ветряк, по данным производителя, будет стоить на треть дешевле обычных ветряков той же мощности, а цена энергии от новой турбины будет сопоставима со стоимостью электроэнергии от розетки.

    Изобретатель безлопастного вентилятора и владелец патента — Говард Фуллер, президент Solar Aero. Компания называет новый объект Fuller Wind Turbine.

    В основе этого устройства лежит слегка усовершенствованная турбина Теслы, изобретенная в 1913 году.

    Турбина Тесла представляет собой набор из множества тонких металлических дисков, разделенных небольшими промежутками. Поток рабочей жидкости или газа исходит от внешней кромки дисков и проходит через зазоры внутрь, закручивая и увлекая за собой сами диски за счет действия пограничного слоя.В центре поток выходит через осевое отверстие.

    В турбине Фуллера диски разделены прокладками в форме крыльев, что улучшает поток, а также создает дополнительный крутящий момент на валу. Сама турбина установлена ​​в коробке, которая задерживает воздух, чтобы уменьшить его поток на вращающиеся диски.

    По оценкам компании, ветряная турбина Fuller будет стоить около 1,5 доллара за ватт при серийном производстве, а электроэнергия от такой установки будет стоить покупателю около 0,12 доллара за киловатт-час.

    Безлопастная турбина Фуллера разработана американской компанией Solar Aero Research. По словам компании, изобретение компактно и дешево — на 1/3 дешевле классических ветряков той же мощности.

    Ветряная турбина основана на модифицированной турбине Тесла (турбина Тесла), изобретенной в 1913 году для получения энергии из пара или сжатого воздуха. Турбина Тесла - представляет собой набор тонких металлических дисков, разделенных небольшими зазорами.Поток рабочей жидкости или газа течет от внешней кромки дисков и проходит через зазоры внутрь, закручивая и увлекая за собой сами диски за счет эффекта пограничного слоя. В центре поток выходит через осевое отверстие.

    В более полном ветродвигателе (Tesla Turbine ) диски разделены прокладками в форме крыльев - это улучшает поток и создает дополнительный крутящий момент на валу. Сама турбина установлена ​​в коробе, который улавливает воздух, чтобы уменьшить его поток на вращающиеся диски.

    Какой будет возобновляемая энергия через 10, 20, 100 лет?

    Сферический солнечный элемент

    Представьте, если бы солнечные электростанции были сделаны не из плоских солнечных панелей, а из блестящих стеклянных сфер. Выглядит очень футуристично, не правда ли? Основатель Rawlemon, архитектор Андре Броссель, однако, не преследовал чисто внешний эффект при создании своего «сферического солнечного генератора». Заполненный водой стеклянный шар фокусирует солнечный свет на солнечных элементах и ​​обеспечивает немедленное повышение эффективности системы на 35% по сравнению с обычной солнечной панелью.Если «шар» оснастить автоматическим трекером, который «отслеживает» траекторию движения солнца в течение дня, он станет еще эффективнее. При этом устройство масштабируется в обе стороны — от миниатюрных стационарных образцов для зарядки гаджетов до солнечных электростанций в промышленных масштабах. Стеклянные энергетические шары можно крепить на крышах домов и даже встраивать в стены зданий. Около года назад Броссель запустил на Indiegogo кампанию по сбору средств на свое изобретение и уже собрал 230 000 долларов, что почти вдвое превышает сумму, необходимую для запуска производства.Но сейчас его компания Rawlemon остро нуждается в специалистах по микроэлектронике, чтобы довести разработку до совершенства.

    Солнечные батареи на орбите

    В 1966 году английский писатель-фантаст Артур Кларк в своей книге «Особенности будущего» описал «ловушки» для солнечных лучей, размещенные на орбите и посылающие энергию на Землю. В то время это казалось удивительным. И вот, полвека спустя, технологии обретают реалистичные очертания.В пятом элементе уже говорилось об успешном эксперименте Mitsubishi Heavy Industries по передаче 10 кВт электроэнергии на расстояние 500 метров с помощью микроволн и аналогичном опыте российской госкорпорации Ростех. Пока что пройденные расстояния далеки от космических масштабов. Однако те же японцы говорят, что в следующем году они запустят на орбиту первый спутник для доставки солнечной энергии на Землю, а к 2025 году создадут полноценную орбитальную энергетическую группировку.

    Космический «парус», собирающий энергию солнечного ветра

    Производство электроэнергии из солнечной энергии или земного ветра – это факт. Однако наш светильник служит источником другого мощного, но пока инертного вида энергии — солнечного ветра. Речь идет о потоке мегионизированных частиц, вылетающих из солнечной короны в космос со скоростью 300–1200 км/с. Эта штука «сильнее гетевского Фауста» и уж точно мощнее потока фотонов, называемого солнечным светом.Несколько лет назад группа ученых из Университета штата Вашингтон опубликовала в «Международном журнале астробиологии» обширную статью с описанием технологии сбора этого «солнечного ветра». Американцы предложили запустить в космос систему спутников, оснащенных специальными «парусами», притягивающими ионизированные частицы с помощью электромагнитного поля. В свою очередь, поле формируется вокруг медного провода длиной до полумили. По мнению ученых, сами такие спутники будут стоить во много раз дешевле, чем если бы они были оснащены обычными солнечными панелями, ведь медь дешевле кремния.При этом производительность этих самолетов была бы просто чудовищной — в 100 миллиардов раз больше, чем потребляет сегодня вся планета. Однако реализации проекта до сих пор мешали несколько нерешенных технических проблем. Во-первых, построить и запустить в космос солнечные паруса такого размера крайне сложно. Во-вторых, современные лазеры не позволяют передавать энергию на столь большие расстояния.

    Ветрогенератор без лопастей

    Фразу «Новое – это хорошо забытое и слегка видоизмененное старое» можно в полной мере отнести к возобновляемым источникам энергии.Примером тому является безлопастный ветряк, разработанный американской компанией Solar Aero Research. В честь своего основателя и главы компании Говарда Фуллера она называется Fuller Wind Turbine. Ветряк основан на слегка модифицированной турбине Николы Теслы, представленной еще в 1913 году. В какой-то момент Тесла подумал о «улавливании» энергии поступающей жидкости или газа с помощью тонких металлических дисков, разделенных небольшими промежутками. Фуллер оснастил приводы прокладками в форме крыльев, что значительно повысило эффективность системы.Саму турбину он поместил в коробку, которая улавливает воздух и направляет его поток на диски.

    Почему турбина Фуллера может заменить традиционные ветряные мельницы и стать будущим ветроэнергетики? Есть несколько предпосылок. Во-первых, он совершенно бесшумный, во-вторых, безопасен для птиц, в-третьих, при аналогичных характеристиках примерно на треть дешевле.

    Инвертор, собирающий энергию свободных токов

    На сегодняшний день гидроэнергетика остается самой эффективной возобновляемой энергией.Однако в нынешнем виде она также имеет ряд существенных недостатков. С одной стороны, перекрытие рек неизбежно влияет на окружающую среду. С другой стороны, современные гидротурбины эффективны при скорости течения 5-6 узлов, в то время как скорость большинства океанских и речных течений составляет менее двух узлов. Профессор Мичиганского университета Майкл Бернитас разработал устройство под названием VIVACE, которое может «извлекать» энергию из холостых токов. Интересное название: VIVACE — это одновременно и музыкальный термин, описывающий живой характер исполнения музыки, и аббревиатура от Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy (использование вибраций, вызванных образованием вихрей, для производства энергии чистой воды).Но еще интереснее принцип работы устройства. Прототип представляет собой гладкий цилиндр, прикрепленный к пружине и подвешенный в потоке воды. Эта форма создает турбулентность, которая толкает цилиндр вверх и вниз. Механическая энергия воды преобразуется в электрическую. Нескольких таких цилиндров хватило бы для питания стоящего на якоре корабля, а нескольких сотен, поставленных на якорь, скажем, на дне реки, хватило бы для питания целого города. При этом он не нанесет вреда флоре и водной фауне. По словам Бернитаса, если бы хотя бы 0,1% энергии Мирового океана было захвачено с помощью этой технологии, вопрос обеспечения человечества электроэнергией был бы решен навсегда.

    Тем временем ученый при поддержке Министерства энергетики США и ряда научных фондов проводит испытания пилотного проекта на реке Детройт.

    .90 000 Его видения сбылись. Какие идеи были у Николы Теслы для мира? Это может удивить многих людей. Жицепль 9000 1

    Изобретения сербско-американского ученого привели к созданию используемых в настоящее время радиотелефонов и сетей электроснабжения. За свою жизнь Тесла зарегистрировал около 300 патентов на свое имя, и следы его изобретений можно найти во многих современных устройствах, в том числе в неожиданных местах, таких как игрушки-лодочки с дистанционным управлением и неоновые огни в форме букв.

    Знания лились к нему из космоса?

    Но не все футуристические видения Теслы материализовались. Некоторые из самых далеких и амбициозных мечтаний изобретателя, такие как его видение беспроводной передачи энергии, не осуществились. В других случаях то, что изобрел Тесла, было просто недостаточно практичным, чтобы заменить существующие системы, такие как безлопастная паровая турбина, или было слишком опасно использовать, например, паровой электрогенератор, который стал известен как «машина землетрясений». после того, как Тесла заявил, что генератор вызвал землетрясение в Нью-Йорке в 1898 году.

    Были и другие времена, когда идеи Теслы были слишком революционными, чтобы их можно было понять, или были настолько удивительными, что другие ученые высмеивали их, чтобы они не реализовались.

    Некоторые изобретения Теслы, такие как оружие «луч смерти» и силовое поле, существовали только в его планах. Но за 71 год после смерти Теслы некоторые идеи эксцентричного изобретателя сбылись — у «сумасшедшего ученого» действительно могло что-то быть.

    Вот некоторые из самых странных идей Теслы, которые имеют какое-то отношение к реальности.

    Камера мысли

    Тесла, возможно, задумал изобрести машину для чтения мысленных образов и мыслей. В статье, опубликованной в Kansas City Journal-Post в сентябре 1933 года, он рассказал журналистам о нескольких проектах, над которыми работал, в том числе об устройстве, которое включало «стрельбу в разум». «Я рассчитываю сфотографировать свои мысли», — сказал Тесла. «В 1893 году, проводя некоторые исследования, я убедился, что определенный образ, образованный в мысли, должен в результате рефлекса давать на сетчатке соответствующее изображение, которое может быть прочитано подходящим аппаратом... Верно то, что мысль отражает изображение на сетчатке, сетчатке глаза, это просто вопрос освещения того же свойства и фотографирования, а затем с помощью обычных методов, доступных для отображения изображения на экране.

    «Если это удастся сделать успешно, то воображаемые объекты человека будут четко отражаться на экране при их создании, и таким образом можно будет прочитать каждую мысль человека. Наши умы на самом деле были бы похожи на открытые книги», — продолжил он.

    Живое видео

    Тесла может хорошо понимать, что значит смотреть потоковое видео в реальном времени на современных ноутбуках и смартфонах. В информационном ролике, опубликованном 26 января 1926 г.По сообщению Associated Press, Тесла предсказал, что, применяя принципы радио, будущие устройства позволят людям носить небольшой инструмент в кармане для наблюдения за отдаленными событиями.

    Футуристическая идея была описана в интервью в этом выпуске журнала Collier's Weekly, в котором Тесла говорит: «Мы сможем наблюдать за инаугурацией президента, бейсбольным матчем Мировой серии, разрушительным землетрясением или битвой, как если бы мы присутствовали."

    Беспроводное электричество Возможно, самой большой мечтой Теслы была его мечта о беспроводной передаче энергии на большие расстояния, используя только воздух в качестве среды. Он показал, что можно зажигать лампы без проводов, используя метод, называемый индуктивной связью, но ему не удалось построить систему для передачи энергии на большие расстояния.

    Но теперь ученые усовершенствовали и разработали несколько методик, которые могли бы на несколько шагов приблизить мечту Теслы к реальности.Области поиска варьируются от беспроводной зарядки цифровых устройств дома до потенциальных источников питания для космических лифтов.

    Однако существуют серьезные барьеры. Даже рабочие прототипы беспроводной передачи электроэнергии на короткие расстояния показывают, что инженерам предстоит пройти долгий путь, прежде чем эти инновационные технологии заменят существующие системы и получат широкое распространение.

    Контакт с инопланетянами?

    В 1899 году, когда Тесла был в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, экспериментируя с высокочастотным электричеством и беспроводной телеграфией, Тесла уловил необычные радиосигналы своими приборами.Он считал, что сигналы имеют внеземное происхождение. «Изменения, которые я замечал, происходили периодически и с намеком на число и порядок так ясно, что их нельзя было связать ни с одной известной мне причиной. Конечно, я знал, какой электрический шум производит солнце, Аврора.

    Borealis и земные токи, и я был максимально уверен, что эти изменения не были вызваны какой-либо из этих причин», — писал Тесла в Collier’s Weekly в 1901 году. «Во мне растет ощущение, что я первым услышал, как одна планета приветствует другую», — писал Тесла.

    Научное сообщество не верило, что Тесла вступил в контакт с инопланетянами, но позже было высказано предположение, что он мог улавливать космические радиоволны, явление, неизвестное в то время. Также возможно, что чувствительные приборы Теслы принимали радиосообщения, которые итальянский изобретатель Гульельмо Маркони транслировал из Европы.

    Сотовые телефоны

    В 1901 году, работая над созданием трансатлантического радио, Тесла предложил его основателю Дж. П. Моргану то, что теперь звучит как современный сотовый телефон.Идея заключалась в том, чтобы создать план «Глобальная телеграфная система», который позволил бы мгновенно пересылать сообщения на отдельные мобильные устройства.

    Тесла считал, что Морган может зарабатывать деньги, производя приемники, которые могут использоваться кем угодно и которые могут принимать сообщения голосовой почты или музыку, воспроизводимую в удаленных местах. По словам В. Бернарда Карлсона, историка из Университета Вирджинии и автора книги «Тесла: изобретатель эпохи электричества» (Princeton University Press, 2013), ученый предсказал появление сотовых телефонов, а его предсказания возвестили о культуре потребления, которая будет характерна для 21 века. .

    YouTube / Discovery Channel Polska

    Ходят слухи: Манескин плохо обращался с Вики Габор? Больше новостей о победителях Евровидения в этом году волнует

    Взгляните: Соболезнования идут со всей Польши. Ушла из жизни звезда известного сериала. О ком мы говорим

    .

    Смотрите также