Центробежные двигатели

Одним из первых вариантов центробежного двигателя было сегнерово колесо. Но даже если убрать гидродинамическое сопротивление, его КПД=1. Гидродинамическое же сопротивление можно убрать, создав последовательность вихрей Бенара. А это уже полностью меняет ситуацию. Но для того, чтобы понять ситуацию, вначале рассмотрим структуру вихря Бенара и действующие в нём силы.

В вихре Бенара среда по внутреннему потоку (коричневый цвет) поднимается вверх с правым направлением вращения (если смотреть снизу). В вершине вихря среда переходит из внутреннего потока в наружный поток также с правым направлением вращения (если смотреть из центра). По наружному потоку среда опускается вниз всё с тем же правым направлением вращения (если смотреть сверху). И в основании вихря среда переходит из наружного потока во внутренний поток всё с тем же правым направлением вращения (если смотреть с периферии). Но в южном полушарии Земли в вихре Бенара во всех этих ситуациях формируется левое направление вращения. Поэтому дальше будем просто говорить вихрь правого направления вращения и вихрь левого направления вращения.

Таким образом, в вихре Бенара появляется трение скольжения как в осевом, так и в тангенциальном направлении. А для любой силы должна существовать противодействующая сила. А т.к. мы имеем дело с вращением, то работать должен не 3-й закон Ньютона, а правило прецессии. В моей трактовке это правило выглядит следующим образом. Действующей силе противодействует перпендикулярно направленная сила, которая смещена в направлении вращения. В качестве примера можно привести рисунок.

Гидродинамическое сопротивление действует в направлении движения бумажного цилиндра. Противодействующая же сила перпендикулярна действующей и смещена в сторону вращения, в связи с чем бумажный цилиндр и отклоняет свою траекторию в направлении стола.

Применим это правило к потокам вихря Бенара. Т.к. площадь сечения внутреннего потока меньше площади сечения наружного потока, то осевая скорость движения внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока. И мы можем сказать, что внутренний поток вращается относительно внешнего потока. При этом появляется трение скольжения в осевом направлении. Силе же трения скольжения противодействует сила, действующая по радиусу. А т.к. внутренний поток вращается относительно внешнего, то противодействующая сила имеет центростремительный характер. Но по наружному потоку среда опускается вниз с меньшей осевой скоростью движения. А закон сохранения момента количества движения требует, чтобы скорость вращения наружного потока была больше скорости вращения внутреннего потока. Т.е. наружный поток вращается относительно внутреннего потока. Появляющаяся при этом сила трения тангенциального направления формирует противодействующую силу радиального направления. А т.к. наружный поток вращается относительно внутреннего, то эта сила имеет центробежный характер. Т.е. вихрь Бенара формирует как центростремительную, так и центробежную силу. И по идее они должны быть равны друг другу. Но осевая скорость внутреннего потока больше осевой скорости наружного потока. И вращающийся внутренний поток проносится относительно вращения внешнего потока. Поэтому эффективная величина скорости вращения внутреннего потока увеличивается. И разница скоростей вращения между потоками уменьшается. Следовательно, уменьшается и величина центробежной силы. Таким образом, в вихре Бенара величина центростремительной силы больше величины центробежной силы. На внутренний поток со всех сторон действует эта разница сил. И по правилу прецессии противодействующая сила направлена в осевом направлении, действуя в направлении движения внутреннего потока (ведь внутренний поток вращается относительно внешнего).

Следовательно, вихрь Бенара уже имеет свойство вечного двигателя. Ведь без взаимодействия с внешней средой вихрь только за счёт своих внутренних свойств порождает силу, действующую в направлении движения внутреннего потока. Причём эта сила имеет вихревой характер, в связи с чем дальше мы будем называть её торсионной силой. Но как же можно создать последовательность вихрей Бенара? Нет ничего проще. Скорость внутреннего потока вихря Бенара больше скорости внешнего его потока. Поэтому надо сформировать соответствующим образом течение. А для этого можно использовать трубу в трубе, уменьшив входное сечение в зазор между трубами (т.е. эжектор своеобразной конструкции).

При этом площадь сечения внутренней трубы 1 равна площади сечения зазора между трубами 1 и 2. Суммарная же площадь отверстий (показанных стрелками) входа в зазор между трубами в 1.618 раз меньше площади его сечения. При этом формироваться будут вихри правого направления вращения. На сайте Заряд.ком пользователь brux использовал эту логику и получил приращение дальности полёта струи по сравнению с гладкой трубой такого же диаметра.

На рисунке чётко видны границы между отдельными вихрями Бенара. Ведь взаимодействие между вершиной заднего вихря и основанием переднего вихря закручивает поток, что мы и видим на рисунке. Эта картина была получена на малом давлении. При увеличении же давления прирост дальности полёта струи резко увеличился (для замера не хватило длины ванны). Но мы с другом (Фаридом Сагдеевым) испытали и другой вариант с таким же результатом.

Т.е. площадь сечения уменьшена в 1,618 раз на входе во внутреннюю трубу (испытания велись на приставке к карбюратору, что в обоих вариантах эжектора уменьшило расход бензина на 20%). Т.е. вихри Бенара создаются и в этом варианте. И на мой взгляд в этом варианте создаются вихри Бенара левого направления вращения.

Но это не единственный способ создания вихрей Бенара. Вихри Бенара создаются и соплами Котоусова.

Об этом свидетельствует увеличение дальности полёта струи, что Котоусов и проверил экспериментально (описание дано на сайте khd2). А т.к. мы живём в галактике с правым направлением вращения, то сопла Котоусова должны формировать вихри правого направления вращения. Стоит отметить, что угол конуса получен с использованием золотого сечения (90 градусов надо разделить на 1.618 в степени n).

Более совершенный вариант предложил Шкандюк Михаил Петрович (будем называть его вводом Петровича).

Результат был отрицательный, в чём повинен и я (принимал активное участие, давая советы). Предложенный мной вариант эжектора (испытанный brux, рисунок выше) создавал вихри правого направления вращения (что видно из рисунка). Спираль же ротора двигателя намотана также с правым направлением вращения. А по стенкам трубок скользит внешний поток вихря Бенара, который только при взгляде сверху имеет правое направление вращения. При взгляде же в направлении движения потока внешний поток вихря Бенара имеет левое направление вращения. Т.е. созданные эжектором вихри Бенара тут же разрушались направлением вращения спиралей ротора. Т.е. этот вариант намотки спиралей ротора требовал создания вихрей Бенара левого направления вращения. А т.к. этого не было сделано, то и был получен отрицательный результат.

Поэтому вихри Бенара можно создать и профилем логарифмической спирали.

Вихри Бенара созданы. Но они создают малую величину КПД, незначительно превышающую 1 (о чём можно судить по рисунку brux). К тому же нам желательно прямолинейное движение преобразовать во вращательное движение. А это позволяют сделать центробежные двигатели. Попытку создания центробежного двигателя сделал тот же brux на сайте Заряд.ком.

Результат был отрицательный, в чём повинен и я (принимал активное участие, давая советы). Предложенный мной вариант эжектора (испытанный brux, рисунок выше) создавал вихри правого направления вращения (что видно из рисунка). Спираль же ротора двигателя намотана также с правым направлением вращения. А по стенкам трубок скользит внешний поток вихря Бенара, который только при взгляде сверху имеет правое направление вращения. При взгляде же в направлении движения потока внешний поток вихря Бенара имеет левое направление вращения. Т.е. созданные эжектором вихри Бенара тут же разрушались направлением вращения спиралей ротора. Т.е. этот вариант намотки спиралей ротора требовал создания вихрей Бенара левого направления вращения. А т.к. этого не было сделано, то и был получен отрицательный результат.

Для того чтобы центробежный двигатель работал хоть в рассматриваемом варианте, хоть в плоском варианте логарифмической спирали, направление вращения вихрей Бенара обязано быть обратным направлению намотки спиралей (создание же вихрей любого направления вращения проблемой не является). В этом случае созданные на входе в ротор вихри Бенара будут работать. А т.к. в каждой точке траектории осевое направление движения вихрей изменяется, то формируемая вихрями сила (кстати, также имеющая вихревой, т.е. торсионный характер) будет действовать на стенку спирали, раскручивая ротор. И при достижении определённых оборотов двигатель начнёт вырабатывать дополнительную (халявную) энергию. Стоит отметить, что при работе центробежного двигателя на воде она будет нагреваться. Ведь в трубке Ранка создаётся вихрь Бенара, внешний поток которого уходит в прямом направлении, а внутренний в обратном. Если средой служит воздух, трубка его охлаждает. А когда Потапов загнал в трубку воду, то она стала нагреваться. Т.к. в центробежном двигателе создаются вихри Бенара, то при движении воды по циркулю она также будет нагреваться.

К числу центробежных двигателей в принципе можно отнести и имплозионный двигатель Шаубергера.

На взгляд официозной физики двигатель является полной ахинеей. Ведь струя из «рогов антилопы куду» вылетает в том же направлении, куда крутится и ротор. А куда исчезла столь привычная нам отдача? Тем не менее на рисунке нет никакой ошибки. Ведь вихрь Бенара двигается в том же направлении, в котором он создаёт торсионную силу. А Шаубергеровы рога куду только то и делают, что создают вихри Бенара. Как же они это делают? Нам придётся для этого вспомнить сопла Котоусова. В соплах Котоусова конус (в основе формирования которого используется золотое сечение) формирует вихри Бенара. Если посмотреть на спирали в правой верхней части рисунка, то видно, что они сужаются к концу. Т.е. в выпрямленном виде они вполне возможно имеют конусность на основе золотого сечения (1 : 1.618), так же как и в соплах Котоусова. Но в принципе этого он мог и не делать. Ведь вращение среды он создаёт формой трубки, подобной канавкам в нарезном оружии и спиральной формой трубки. А это равноценно тангенциальному входу в вводе Петровича. Но во вводе Петровича создаётся малое число вихрей. На длине же Шауберговского рога вихрей укладывается больше. А каждый из вихрей формирует торсионную силу. И если в конструкции подобной конструкции brux вихри создают давление на стенку спирали, раскручивая ротор, то у Шаубергера используется винтовая спираль, не позволяющая использовать центробежную силу. Сами же вихри Бенара гидродинамического сопротивления не создают. И создаваемую ими силу вихри при вылете из сопла унесут вместе с собой. И как говорится, грех не использовать того, что природа предоставила в наше распоряжение.

И Шаубергер нашел способ, как заставить эту силу работать. Ведь если вихри разрушить, то эта сила достанется детали разрушающей вихри. Но при этом скорость потока резко уменьшится, что практически уничтожит полученный эффект. Значит скорость потока надо вновь увеличить. А эту цель в полном объёме выполняет следующая деталь.

Сопло Шаубергера имеет сложную конструкцию. На входе в него расположена (назовём её так) двусторонняя косозубая шестерня. Её передняя часть имеет наклон противоположный направлению вращения вихрей Бенара, что и разрушает их. Но для создания новых вихрей Бенара (позволяющих увеличить скорость потока) требуется вращение (что во вводе Петровича создаётся тангенциальным входом). Этой цели служит противоположный наклон задней части шестерни. Вращающийся поток поступает в конус с небольшим углом наклона. Вихри созданы, но их скорость движения маловата. Поэтому Шаубергер расположил второй конус с существенно большим углом наклона. Т.е. передняя часть косозубой шестерни приняла на себя «удар» торсионной силы, созданной вихрями Бенара. А она направлена в сторону выхода из сопла. Поэтому и вылетающий из сопла поток «тянет» за собой и ротор имплозионного двигателя Шаубергера.

В конструкциях же подобных конструкции brux (или в плоском варианте логарифмической спирали) вихри работают только в пределах спирали. И создаваемая ими торсионная сила бесполезно вылетает из спирали. В принципе можно было бы использовать сопло Шаубергера. Но вихри вращают спираль в одну сторону, а сопло Шаубергера ловит силу, действующую в противоположном направлении. Конечно же можно развернуть сопло в противоположную сторону (используя небольшую кривизну, т.к. угол близкий к прямому вихри может уничтожить). Конечно, на этом участке будет теряться часть энергии, которая с лихвой будет компенсироваться энергией улавливаемой соплом Шаубергера. Но возможно будет работать и следующая логика (требует проверки), основанная на логике работы сопла Лаваля.

Хотя я по образованию и ракетчик, но со стендовыми испытаниями я дела не имел. На сайте же Тестатика пользователь denflyer выложил экспериментальную картинку поведения плазмы, вылетающей из сопла Лаваля ракетного двигателя.

И по его утверждению центральная часть в виде импульсов двигается против направления движения потока. Кстати, само сопло Лаваля также не лезет ни в какие физические ворота.

Если мы создадим расширение в трубе, то скорость потока упадёт. А расширение в сопле Лаваля напротив увеличивает скорость потока до сверхзвуковой. Вспомним рассмотренный выше ввод Петровича. На выходе из конуса мы получаем вихри Бенара. Если же вход будет не тангенциальный, а по прямой, то конус будет создавать только вращающийся поток. Вращающийся поток поступает в расширяющийся конус сопла Лаваля. Т.е. после критического сечения мы получаем обратный ввод Петровича ( только вместо тангенциального входа вращение в расходящейся части сопла создано сходящимся конусом). И по идее мы должны также получить вихри Бенара. И действительно на предыдущем рисунке приведена последовательность вихрей (но уже не прямого, а обратного направления движения). Нормальный вихрь Бенара в свободном состоянии требует поступления в него массы через внешний поток в основании вихря. Но в сопле Лаваля расширяющийся конус формирует разрежение, которое неспособно поставлять массу вихрю Бенара. И более того, разрежение напротив требует поступления массы из вихря. Поэтому последовательность вихрей уменьшает свои размеры, что видно на рисунке в виде сужающегося конуса, в центральной части которого видны внутренние потоки последовательности вихрей. И если нормальные вихри Бенара поглощают массу в своём основании, то вихри Бенара в сопле Лаваля напротив отдают свою массу внешнему потоку в своей вершине. А мы знаем, что осевая скорость движения внутреннего потока больше скорости внешнего потока. Поэтому и скорость движения среды на выходе из сопла Лаваля является сверхзвуковой. Т.е. сверхзвуковую скорость создаёт не само расширение, а формируемые после критического сечения сопла Лаваля вихри Бенара. А т.к. среда внутреннего потока вращается, то это вращение передаётся наружу. И на стенке сопла Лаваля мы имеем увеличение гидродинамического сопротивления за счёт вращающегося потока. При этом в сопле Лаваля вихри Бенара неспособны создавать торсионную силу. Ведь вихри отдают вовне свою массу, поэтому центробежная сила больше центростремительной силы (и торсионной силы не формируется). Поэтому играет роль только взаимодействие вращающегося потока со стенками сопла (поэтому и нежелателен отрыв потока от стенок).

В спиралях же ротора центробежного двигателя мы уже создали вращение последовательностью вихрей Бенара. И мы можем использовать только половинку сопла Лаваля после критического сечения.

Возникает та же ситуация, которая наблюдалась в полноценном сопле Лаваля. Т.е. вихри Бенара также отдают свою массу внешнему потоку. И также масса отдаётся через вершину вихря. Но внешние потоки в половинке, и в полноценном потоке Лаваля двигаются в противоположных направлениях. Поэтому в одном случае (полноценного сопла Лаваля) тяга будет иметь нормальное направление. А во втором случае (в половинке сопла) тяга будет иметь противоположное направление (т.е. в направлении движения потока). Поэтому на мой взгляд вместо сопла Шаубергера можно использовать половинку сопла Лаваля, получив тот же результат. Ведь в половинке сопла Лаваля поток не тормозится, а напротив ускоряется. И половинка сопла Лаваля, также как и сопло Шаубергера, позволит утилизировать создаваемую вихрями Бенара торсионную силу.

Но и во вводе Петровича, и в сопле Лаваля среда двигается внутри конуса. А мы ведь можем организовать и движение среды снаружи конуса, намотав на него трубки. Скажем, как это сделал Шаубергер в своём домашнем генераторе.

В генераторе встречается как сходящийся, так и расходящийся конус. Естественно, что вихревое движение можно формировать проще, чем это делал Шаубергер. Уже сходящийся конус сопла Котоусова создаёт вихри Бенара внутри конуса. Вероятно, и в трубках, намотанных на сходящийся конус с углом Котоусова, также будут формироваться вихри Бенара, причём, как и в сопле Котоусова, правого направления вращения. Но трубки мы можем намотать и на расходящийся конус с углом Котоусова. И в отличие от сопла Лаваля в трубках будет отсутствовать разрежение, поэтому существованию вихрей в трубках ничего не угрожает. Но в спиралях на сходящемся конусе и на расходящемся конусе не могут формироваться одинаковые вихри Бенара. Т.е. в спиралях, намотанных на расходящийся конус с углом Котоусова, формироваться будут вихри Бенара левого направления вращения. Естественно, что в спиралях на расходящемся конусе с любым углом существовать могут только вихри левого направления вращения. Ведь при движении вихря по спирали со стенкой спирали встречается его вершина. И направление вращения в вершине должно совпадать с направлением намотки спирали. В противном случае вихри будут разрушены, что и произошло в спиралях ротора brux. Это свойство (несовпадения направления вращения вихрей и направления спиралей) использовано для разрушения вихрей и в сопле Шаубергера. Кстати, на мой взгляд домашний генератор Шаубергера неработоспособен. Вихри, созданные сходящейся спиралью, будут уничтожены в расходящейся спирали.

♦