Тесла-компресор (стор. 1 із 2)
Даний пристрій відноситься до галузі машинобудування, зокрема до насосів стиснення газоподібних речовин різної продуктивності.
Всі механічні компресори, такі як поршневі, гвинтові, відцентрові, дифузійні та ін. мають істотний недолік - тертя механічних деталей один про одного. Наприклад, поршень, щоб створити стиск порції газу десять літрів повітря (10 грам) повинен зробити, як мінімум, одне повне рух уздовж циліндра, з вагою поршня з кільцями щонайменше 10 кілограмів на відстань приблизно 0,3 метра (для середніх тисків ). Через стиснення 10 грам ми змушені здійснювати роботу по переміщенню поршня, рухати міцний шток з важким кривошипом, обертати ротор електродвигуна, і ця вся робота зрештою йде на нагрівання деталей і води, що охолоджує. Чим потужніший компресор, тим більше і важче механічні деталі переміщення, які вимагають мастила та охолоджувальної води, тим нижче використання електричної енергії приводу.
Мудра природа підказує нам раціональніший шлях стиснення газів, проте ми чомусь погано розуміємо її через неповноту знань. Влітку, під час грози, гуркіт грому чути на відстані 10 – 15 кілометрів. Можна уявити, які тиски треба створити, щоб вийшла подібна чутність, та ще й за буйного вітру. І все це без поршнів та циліндрів. У каналі розряду блискавки відбувається іонізація повітря (відрив зовнішніх електронів від атомів). А оскільки іони розташовані у сильному електричному полі між хмарою та землею, воно прискорює їх від позитивного заряду (хмари) у бік землі. І хоча довжина руху іонів лише кілька сантиметрів, сили тиску на кубик повітря досягають десятків тонн. Такої сили удари ми й чуємо над головою. Постає питання, а як раціонально використовувати такийУнікальний принцип дії природи для компресорів?
Пристрій гранично простий. Тут лише дві обмотки. На первинну обмотку підключено джерело струму напругою 1-6 кіловольт з конденсатором та розрядником. В результаті в цьому контурі створюються пульсуючі струми високої частоти, а у вторинній обмотці з великим числом витків виникають такі високочастотні коливання струму, але з високою напругою до декількох мільйонів вольт. Якщо на верхньому кінці вторинної обмотки (його називають теплим) поставити випрямляч, тоді виходить чудовий прискорювач постійного струму (електростатичний прискорювач). Корона, що утворюється на вістря теплого кінця, рахунок пульсацій випрямленого струму і зосередженого на голці постійного електричного поля зриває зовні електрони з будь-яких газових атомів. А іони, що утворюються, розганяються електричним полем до швидкостей в десятки і сотні кілометрів в секунду (повторимо, в секунду) відлітають у простір, попутно захоплюючи за собою всі зустрічаються атоми і молекули повітря. Виходить швидкісний натиск. Однак коли міряєш такий потік іонізованого повітря приладом, він виходить дуже вузьким, спрямованим по осі дії корони і вимірюється на відстані 3 – 4 метри від голки (при 200 кіловольтах) у звичайній атмосфері. Такий потік природно використовувати як компресора практично неефективно, тому потрібно додатковий пристрій, здатне перетворити швидкісний натиск в тиск. І знову запитаємо у природи, як раціональніше виконати таке перетворення? Вона однозначно відповість – треба кілька таких струменів завертати подібно до звичайного вихру, він, у свою чергу, створить щільний потік з високим тиском. Як відомо, газові циклони, вихори, смерчі мають величезну енергію тиску, який і є.руйнівною силою. Наприклад, у 60-х роках на Кіровщині стався курйозний випадок. Гусеничний трактор орав колгоспне поле, наближалася гроза. Раптом налетів сильний вихор, підхопив цей трактор разом із багатолемісним плугом, підняв у повітря, переніс за два з половиною кілометри в ліс і акуратно поставив. Тракторист відбувся переляком. Уявити навіть важко силу урагану, що руйнує цілі міста, а причина проста - енергія теплого повітря переходить у кінетичну енергію обертання повітряної маси, чим і створюються високі тиски. Цілком розумно використовувати цей прийом у техніці.
Для цього візьмемо посуд типу каструлі, в стінках якої вздовж по колу поставимо три-чотири ізоляторні трубки з голками таким чином, щоб виходило загальне закручування повітряного потоку при включенні високої напруги на чотири корони.
Рис.2.Загальний вигляд пристрою перетворення кінетичної енергії іонів повітря в тиск.
Кожна корона підсмоктує повітря через трубку, де вона закріплена, і жене вперед, тобто. голка є невеликим насосом (можна кілька голок на одному електроді). Закручування чотирьох іонних потоків породжує загальний вихор, який, піднімаючись у конусній кришці каструлі, переводить загальну енергію обертання тиск у вихідному трубопроводі в кінці конуса. Цілком природно, за патрубком з тиском необхідно встановити зворотний клапан, а за ним трубопроводом слід посудина-ресивер з метою накопичення обсягу стисненого повітря для витрачання у виробництві. Даний пристрій забезпечує будь-які мислимі тиску, все залежить тільки від величини напруги, що додається до голок на теплих кінцях, тобто. від потужності котушки Тесла. Величина коефіцієнта корисної дії (ККД) такого насоса практично не менше 90%,оскільки витрати енергії йдуть лише на освіту корони, а вони не великі. Для порівняння зазначимо; на виробництво стисненого повітря звичайним компресором у кількості 2 тонни на годину при тиску 25 атм. необхідна енергія електродвигуна 200 кіловат. Розрахунки показують, що стиснення тієї ж кількості повітря тесла-методом вимагатиме менше 40 кіловат. Економія, як бачите, вражає. До того ж дана конструкція не має деталей, що рухаються і механічно труться, немає потреби в мастилі. Регулювання проводиться струмом корони, отже тиск змінюється майже безінерційно, що дозволяє налагодити ідеальну автоматику і працювати без обслуговуючого персоналу. Конструкція легка та найпростіша, що відкриває широкий діапазон використання не тільки на виробництві, транспорті тощо.
У тридцятих та сорокових роках навіть в Україні було налагоджено використання дирижаблів. Вони не поспішаючи плавали в просторах атмосфери не тільки для перевезення пасажирів, а й іноді використовувалися як протипожежна охорона тайги, а також застосовувалися для виявлення протизаконних вирубок лісів країни. Швидкість їх цілком відповідала їхньому призначенню, вони курсували над тайговими килимами Сибіру та Півночі, виконуючи свою роботу.
У дирижаблів був і непродуктивний технічний клопіт. Для підйому та посадки доводилося застосовувати додатковий баласт у вигляді мішків з піском, та й гелій на той час був дуже дорогим. І особливо, - неможливість регулювання їхньої вантажопідйомності звела нанівець всі переваги, і остаточно вирішила їхню подальшу долю на забуття.
Тесла – компресор має всі можливості пожвавити дирижаблі як транспортний засіб для нашої величезної країни. Влаштування сучасного дирижабля приблизно таке. Зовнішня, біля поверхні тонкостінна оболонканаповнюється гелієм для пожежної безпеки від блискавки, а внутрішня, основна несуча заповнюється по секціях воднем. Оскільки водень, як і гелій, є досить дорогим продуктом, його шкода викидати в атмосферу. Та й механічний компресор потрібен потужний, отже, і важкий для скачування водню в балони. Тільки тому вантажопідйомність не регулюється, отже і посадка його в пункті призначення вкрай утруднена, а там, де немає лебідки для підтягування корпусу до землі та щогли для утримання взагалі не можлива.
А річ у принципі не складна. У звичайному порядку, коли воду розкладають в електролітичній ванні з добавками луги або кислоти, витрачають на дві молекули 14,2 електронвольта, основна енергія витрачається на нагрівання розчину. При злитті атомів водень із киснем, тобто. при спалюванні виділяється 6 еВ енергії. Виходять витрати 6 - 14,2 = - 8,2 еВ - ми в збитку. Але якщо розкладати воду резонансним способом навіть слабкою електромагнітною хвилею, скажімо малопотужним лазером із частотою 1,87 х 10 14 Герц, тобто з енергією 0,74 еВ, що відповідає мінімальній частоті коливань хімічного зв'язку водню з киснем (О – Н), тоді вода просто розпадається на атоми і виходить звичайна суміш двох водневих газів з кисневим. З усією очевидністю японські інженери скористалися цим методом. При введенні такої суміші в камеру згоряння автомобіля суміш вибухає, виділяючи теплоту 6 - 0,74 = 5, 25 еВ, що не гірше за будь-який бензин. Цей ефект можна отримати, якщо застосувати замість лазера каталізатор з електронною плазмовою частотою 1,87 х 10 14 Гц. Такий каталізатор легко підібрати спектроскопією твердого тіла. Альтернативна енергетика вчить; для отримання чистого водню з води раціонально застосувати розкладання пари на складові атоми в трубцівздовж променя лазера із зазначеною частотою, але в виході з трубки поставити досить сильний магніт. Тоді водневі атоми, що не мають магнітного моменту, пройдуть у магнітному полі прямо по осі трубки, а кисневі атоми з їх внутрішнім магнітиком різко відхилиться убік, в інший трубопровід.