Как работает геликоид

Объяснение на пальцах и не только

Объяснение принципов работы геликоида я проведу на примере французского патента №1057576.

Сразу разочарую тех, кто ищет несуществующее: разложение воды на водород, перекись и пр. — в патенте прямо сказано, что конструкция служит для сохранения структуры среды, потому что прямое ламинарное движение в гладком канале ведет к возникновению сил, нарушающих эту структуру. Вместо патентной формулировки «среда» буду оперировать более привычным словом «вода».

Давайте внимательно рассмотрим и проанализируем конструкцию.

Согласно патенту профиль должен представлять собой яйцеобразную форму, четверть поверхности которой, относящаяся к острому краю, вогнута. Форма вогнутости должна быть приблизительно симметричной первоначальному виду отностительно линии сечения СВ.

Далее, эта вогнутость должна быть закручена винтообразно по длине геликоида с неким шагом. Для примера показан поворот на 180°. Направление закрутки я пока не учитываю. Все рисунки тоже приблизительны. Главное — понять принцип работы.

Теперь вернемся к профилю. Для удобства повернем его на 90°.

Чтобы понять, для чего трубе придана такая форма, обратимся к другому рисунку, где Виктор Шаубергер показывает русло реки.

Цветом я выделил профили дна на повороте реки и в точке выравнивания потока (под потоком я имею в виду общее направление движения массы воды, у Шаубергера это называется осевое направление) и смены направления вращения воды. Как известно, сумма радиальной и осевой энергий является величиной постоянной. Именно в этой точке радиальная энергия уменьшается до 0, что приводит к увеличению осевой энергии до максимально возможной.

На этом рисунке профили дна выражены не очень ярко, а вот в патенте Шаубергер уточняет рисунок так:

Все эти профили присутствуют в геликоиде. Для наглядности я повторю этот рисунок с наложением полного профиля геликоида.

Зеркальное отображение в последнем случае не должно смущать, ведь вода тоже поменяла направление вращения на противоположное. Т.е. у нас профили дна получаются поворотом сечения геликоида на 0°, 90° и 180°.

Согласно этому рисунку становится понятными две довольно интересные (или спорные) мысли, имеющие большие последствия.

1. Верхняя (в любой момент времени) часть геликоида — не рабочая и должна нести воздух. Иначе движение воды в ней будет срывать правильное движение потока. Отсюда же и получается, что в геликоидах должен отсутствовать гидроудар. По крайней мере, до самого сопла.
2. Геликоид, расположеный горизонтально, должен вращаться вокруг своей оси. Именно тогда вода, заполняя под действием гравитации все время нижнюю часть, будет двигаться по нужному профилю. Еще более приблизить движение потока к природному руслу можно, перекатывая геликоид по горизонтальной поверхности. Тогда и образуется та самая кривая, которую Шаубергер приводит на своих рисунках рек. Про это говорит и сам автор изобретения, что, кроме закрутки вогнутости, сама труба должна еще вращаться вокруг некой оси.

Можно, конечно предположить и противоположное - неподвижный геликоид и вращающуюся воду. Но в этом случае сила гравитации будет стараться оторвать поток от верхних стенок, нарушая его целостность и форму движения. А это значит, что все западные штучки типа такой:

— всего лишь рекламные и нерабочие надувательства. Тем более, что в данном рисунке геликоид расположен вертикально, и движение потока не будет соответствовать необходимой конфигурации вообще.

Что делать, если геликоид должен быть вертикальным? Всего лишь одно — прижимать воду к нужному профилю геликоида. А это великолепно делает ценробежная сила. И остается всего лишь обеспечить «перекатывание» геликоида в вертикальной плоскости, вращая его вокруг некой оси О:

Только при таком движении поток в вертикальном геликоиде будет описывать ту кривую, которая наблюдается в природном русле, оживляет воду, охлаждает и подпитывает внешней энергией.

Очевидно, что точка с максимальной энергией будет там, где точка D профиля будет находиться на внешней стороне геликоида. Эта точка при верном начальном ориентировании будет соответствовать повороту накрутки на 90 градусов от начала и повторяться каждые 180 градусов.

При большем количестве шагов навивки мы будем получать точку энергетического максимума на длине, равной n·90°, где n — 1,3,5,7,9.

Это то, что касается самого потока. Теперь о движении воды в этом потоке.

В патенте четко написано, что вода должна многократно закручиваться в центр. Что имеет в виду Шаубергер, демонстрирует еще один его рисунок и австрийские патенты №№ 113487, 134543 и 138296, посвященные организации правильного потока в каналах.

Обратите внимание, на повороте Виктор Шаубергер снабжает изгибающую поверхность берега множеством пластин, закручивающих воду в центр потока. Если эти пластины убрать, то вода все равно будет закручиваться, но не так интенсивно. Так и в геликоиде. Если вогнутость будет гладкой, будет наблюдаться закручивание воды в центр, но если сделать насечку, то это явление будет более ярко выраженым. Сам Шаубергер в своих письмах пишет, что поток должен быть похожим на трос, сплетенный из множества закрученых струек воды.

Именно так и делают австрийские последователи Шаубергера при навивке геликоидов:

И тут они абсолютно правы.

Общие выводы всем геликоидостроителям:

1. На вогнутости должна присутствовать насечка.
2. Длина геликоида должна быть равна полушагу завивки.
3. Выход воды должен быть в точке максимальной энергии.
4. Геликоид должен вращаться.
5. Шаг закрутки скорее всего зависит от скорости вращения (мое мнение — шаг не играет роли, у Шаубергера на геликоидах в «самоваре» 1,5 витка, отсюда и такой шаг). Но это спорный момент.

P.S. В свете изложеного совсем по-другому смотрится и пресловутая турбинка в сопле. Её работа может быть описана всего тремя вариантами:

Первый — самый простой: турбинки нет, а есть просто сужение отверстия. Причем таким образом, чтобы внешний край сопла совпал с точкой максимума энергии.

Второй вариант предусматривает гидроудар в сопле, тогда турбинка играет роль клапана, запирающего геликоид. Вот тут как раз может пригодиться двунаправленость лопастей на турбинке. Они играют роль плоской лопатки Пелтона и повышают эффективность поворота турбинки.

Третий вариант работает при расположении в точке энергетического максимума начала сопла. Тогда турбинка служит для закрутки потока, хотя лично я не понимаю, зачем это нужно.

Вот такое мое мнение о принципе работы геликоидов. ♦