Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вечный двигатель EmDrive: бесконечное путешествие сквозь космос

Вечный двигатель EmDrive: бесконечное путешествие сквозь космос

Первую статью можно прочесть здесь.

В научном журнале Американского института аэронавтики и космонавтики вышла статья, посвященная странному и спорному устройству — двигателю EmDrive. По мнению ряда физиков, эта конструкция в принципе не может работать. Это нарушало бы фундаментальный закон природы, сохранение импульса. Другие пытаются найти разумное объяснение того, почему EmDrive все-таки работает, или хотя бы надежные доказательства его работоспособности. Их привлекает зыбкая, но грандиозная цель — двигатель, способный превращать электричество в тягу без топлива или реактивной струи. Или же — окончательное закрытие многолетнего спора.

Научная публикация может стать важным шагом в истории «невозможного» двигателя. Несмотря на наличие десятков экспериментальных проверок, их результаты не были опубликованы в рецензируемых журналах. Этому мешает отсутствие теоретических основ, объясняющих работу EmDrive. К тому же многие эксперименты нельзя назвать «чистыми» — есть множество факторов, которые могут создать видимость работы двигателя. О них мы еще поговорим, а начнем с других вопросов.

Что это такое?

Это гипотетический двигатель, предложенный британским изобретателем Роджером Шойером. Питаясь электричеством, он (по утверждению Шойера и его не слишком многочисленных сторонников) создает слабую тягу без использования рабочего тела. На этот странный факт указывают и некоторые другие эксперименты. Однако вопиющее нарушение закона сохранения импульса заставляет с особой тщательностью подходить к таким заявлениям — и многие эксперты указывают на ошибки в постановке опытов, которые могли создать иллюзию слабой, но существующей тяги.

Устроен чудо-двигатель просто, собрать его может любой энтузиаст, осиливший управление паяльником. Он состоит из двух основных деталей: магнетрона и резонатора. Магнетрон — это вакуумная трубка, используемая для генерации излучения в обычной микроволновке. Она состоит из полого цилиндра-анода и центрального волоска-катода. Под действием напряжения с катода вылетают электроны и начинают двигаться по сложным траекториям внутри цилиндра, испуская микроволны. По волноводу они передаются от магнетрона в резонатор, похожий на медное ведро, закрытое крышкой. Как утверждает изобретатель двигателя Роджер Шойер, тут-то и начинается самое интересное.

По словам Шойера, главная фишка EmDrive — это форма резонатора. Изобретатель предполагает, что из-за разницы в диаметре передней и задней стенок (как у дна ведра и его крышки) на них действуют разные по величине силы, вызванные стоячей электромагнитной волной в резонаторе. Их равнодействующая и толкает двигатель вперед, создавая тягу, которая направлена в сторону «дна». Впоследствии, после нескольких спорящих с этой идеей сообщений, Шойер уточнил, что реальный механизм несколько сложнее и может быть связан с проявлением эффектов специальной теории относительности (СТО).

Что с ним не так?

В самом деле, если взглянуть на первое объяснение механизма работы двигателя, то окажется, что оно напоминает историю барона Мюнхгаузена, вытащившего себя и коня из болота за волосы. EmDrive — замкнутая система, которая ничего не выбрасывает в окружающее пространство. Такой объект не может увеличивать свой импульс без внешних воздействий, как и Мюнхгаузен не мог увеличить свой, как бы сильно он ни тянул. Сторонники двигателя парируют эти аргументы тем, что можно допустить отталкивание резонатора от вакуумного состояния или же привлечь к объяснению СТО. Однако физики неоднократно отмечали грубость таких оценок или отсутствие в них физического смысла.

Но все-таки суть заявлений Шойера состояла не столько в теоретических описаниях, сколько в том, что он якобы зафиксировал реальную тягу от двигателя. На своем сайте исследователь указывает величину тяги примерно в 200−230 мН/кВт — больше, чем у ионных двигателей, которые толкают космические аппараты, выбрасывая ускоренные в электрическом поле заряженные частицы.

Решив, что объяснять эту тягу — дело теоретиков, несколько групп экспериментаторов проверили EmDrive в своих лабораториях. Такую работу проделали исследователи из китайского Северо-Западного политехнического университета и Технического университета Дрездена. Недавно к ним присоединились и авторы статьи, вышедшей в Journal of Propulsion and Power, исследователи из подразделения NASA Eagleworks, которые традиционно занимаются наиболее спорными и «футуристическими» проектами агентства.

Есть, но маленькая?

Первые тесты дали вроде бы обнадеживающие результаты: на включенное устройство действовала некая сила. Однако ее значение оказалось намного меньше, чем предсказанная Шойером величина, причем чем аккуратнее был поставлен эксперимент, тем меньшая регистрировалась тяга. Но ведь дело в принципе: откуда она может вообще браться? Если не рассматривать путаных объяснений Шойера, то можно выделить несколько побочных процессов, которые теоретически могут обеспечить тягу. Это могут быть потоки воздуха, связанные с нагревом двигателя, или тепловое расширение самой экспериментальной установки. Слабую силу способно создавать отталкивание от зарядов, «оседающих» на стенах тестовой камеры, или взаимодействие EmDrive с магнитными полями проводов, или давление излучения, покидающего резонатор.

С потоками воздуха бороться проще всего — достаточно проводить испытания в вакууме. Такие тесты были проделаны учеными из Дрездена, которые обнаружили тягу на уровне всего 0,02−0,03 мН/кВт — на пределе погрешности измерений. Кроме того, физики отметили, что использовали резонатор (то самое медное «ведро») с невысокой добротностью. Излучение быстро покидало его, увеличивая шансы на вклад других побочных процессов. Сотрудники NASA Eagleworks получили немного бóльшие цифры — 1,2±0,1 мН/кВт. При этом они утверждают, что отследили все возможные источники побочных процессов.

Это много или мало?

Строго говоря, миллиньютон (мН) — это меньше, чем вес одной песчинки сахара. Но если говорить о реактивном полете в космосе, то даже тяга 1 мН, непрерывно действуя на протяжении нескольких лет, позволяет разогнать 100-килограммовый аппарат до приличных скоростей.

Можно подсчитать, что за десять лет такой зонд разгонится на 3 км/с и (с учетом стартовой второй космической скорости) преодолеет порядка 3,5 млрд км. Но если мы оценим тягу на уровне, который обещает Шойер (200 мН/кВт), то получим ускорение уже до 600 км/с и дистанцию в 660 астрономических единиц — расстояний от Солнца до Земли.

Так — слабо, но очень долго и экономно расходуя рабочее тело — действуют ионные и фотонные двигатели. Первые «выстреливают» в пространство заряженными ионами, разогнанными до десятков километров в секунду. Их тяга может достигать 60 мН/кВт, однако они требуют использовать рабочее тело — обычно запас инертного газа. К примеру, аппарат Dawn, который недавно завершил основную миссию по исследованию Цереры, был вынужден взять на борт 425 кг ксенона.

Фотонные двигатели обладают несравненно меньшей тягой, порядка нескольких микроньютонов на киловатт мощности лазерного излучения. Источником тяги в них выступает импульс фотонов, вылетающих в космическое пространство. Зато фотонные двигатели не требуют брать с собой ни топлива, ни рабочего тела.

Нельзя забывать о пассивных двигателях, не требующих ни электроэнергии, ни топлива для своей работы, — о солнечных парусах. Тяга, которую они развивают, определяется площадью паруса и расстоянием до Солнца. Около Земли 1 м² отражающего материала будет развивать тягу в 0,1 мН. Суммарная тяга японского экспериментального аппарата IKAROS с парусом в 200 м² достигала как раз 2 мН. Для понимания масштаба добавим, что тяга двигателей сверхтяжелой ракеты Saturn V, отправлявшей астронавтов на Луну, составляла 34 000 000 Н.

Может, они ошибаются?

Публикация работы в рецензируемом научном журнале означает, что статья прошла проверку несколькими независимыми экспертами в соответствующей области. Эта процедура поддерживает достаточно высокий уровень статей, но даже она не позволяет избежать ошибок.

Можно вспомнить, как в 2014 году международная коллаборация BICEP опубликовала результаты своих многолетних исследований в одном из самых престижных научных журналов Physical Review Letters. Ученые утверждали, что обнаружили следы гравитационных волн при изучении реликтового излучения. Однако эта трактовка была неверной, и сенсационные результаты оказались влиянием галактической пыли.

Журнал, в котором команда Eagleworks опубликовала свою работу, может похвастаться в семь раз меньшим индексом цитирования, чем Physical Review Letters. Поэтому существует даже мнение о том, что процедура рецензирования в нем не столь строга и могла пропустить работу, несмотря на огрехи. Стоит отметить, что и само подразделение NASA Eagleworks — совсем небольшая лаборатория с финансированием на уровне $50 000 в год. Этого с трудом может хватить на выполнение высокоточного исследования и покупку нужного оборудования.

Читать еще:  Двигатель бмв n46b20bd характеристики

Работает — и ладно?

Если б стопроцентные доказательства работоспособности EmDrive существовали, они потребовали бы серьезной работы теоретиков. Но пока отсутствие объяснения — незыблемая скала, о которую разбиваются все доводы слишком больших энтузиастов «невозможного двигателя». Оно даже стало аргументом для отказа в публикации ранних статей в серьезных научных журналах.

Люди попроще любят замечать, что «работает и ладно, не обязательно же знать как». Однако такой подход может привести к неожиданным проблемам в долгосрочных космических миссиях. Например, если работа двигателя связана с магнитным полем, то он может непредсказуемо повести себя среди магнитных полей открытого космоса. Никому не нужно, чтоб аппарат потерял свой единственный источник тяги где-нибудь на полпути к Марсу или далеким объектам пояса Койпера. Так что к классическому требованию предъявить надежные доказательства обязательно должно прилагаться и требование объяснить все происходящее в двигателе — но пока создатели EmDrive не могут показать ни того, ни другого.

Интересно проследить, зачем профессиональные ученые работают с такими сомнительными проектами. С одной стороны, открытие реальной тяги в EmDrive может указать на принципиально новые эффекты и долгожданную «новую физику» за границами существующих моделей. С другой стороны, «закрыв» тягу невозможного двигателя, ученые смогут наконец разрешить давно надоевший всем спор. А по пути — создать новые сверхточные методы для исследования сверхмалых сил.

Появление отечественных бесконтактных моментных двигателей

Александр Микеров,
д. т. н., проф. каф.
систем автоматического управления
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Бесконтактные моментные двигатели, занимающие сейчас существенный сектор рынка электродвигателей малой мощности, появились после Второй мировой войны, главным образом в связи с развитием ракетно-космической техники. Видимые отличия таких электродвигателей — это отсутствие корпуса, вала и подшипников, поскольку они предназначены для встраивания в объект управления без редуктора. Электропривод с моментным двигателем сейчас называется прямым приводом (direct drive). Типичный привод такого типа, использующийся для стабилизации платформы (1) на борту летательного аппарата (рис. 1), содержит: моментный двигатель (2), датчики положения ротора (3) и платформы (4). Кроме того, привод имеет большое центральное отверстие (5) для волноводов и кабелей и снабжен теплоотводом (6) с датчиком перегрева (7) [1].

Рис. 1. Прямой привод

Название «прямой привод» пошло от построенной в 1842 г. англичанином Робертом Дэвидсоном (Robert Davidson) железнодорожной повозки, колеса которой насаживались прямо на валы двигателей без редуктора, что породило также популярный в отечественной литературе термин «безредукторный привод» [2].

Однако редуктор — это не только дорогостоящий и шумный узел, но еще и коварный враг точности управляемого электропривода из-за наличия зазоров (люфтов) и упругих деформаций. Неудивительно, что моментные двигатели прежде всего нашли применение в гироскопах, оптических приборах и антеннах. Однако они проектировались вместе с самим прибором, что определяло их уникальность. В 1948 г. американская компания Inland Motors вышла на рынок с первыми серийными встраиваемыми (бескорпусными) двигателями с моментом до 4000 Нм (рис. 2).

Рис. 2. Встраиваемый моментный двигатель

Данные двигатели включали три узла: статор с постоянными магнитами (1), ротор с обмоткой (2) и щеточно-коллекторный узел (3) [3]. Таким образом, это были коллекторные двигатели, что, конечно, практически аннулировало достоинства прямого привода.

В СССР исследования моментных двигателей проводились в Казанском авиационном институте под руководством профессора Льва Израилевича Столова. Создавались эти двигатели также в основном в составе навигационной аппаратуры ряда предприятий, таких как ЦНИИ «Электроприбор» и НИИКП (Ленинград), НИИП (Москва) и др. [1, 4]. При этом щеточно-коллекторный узел часто не требовался, поскольку двигатели имели ограниченный угол поворота. Вопрос о необходимости создания серийных бесконтактных моментных двигателей был поднят в ЦНИИАГ (Москва), разрабатывавшем рулевые приводы первых советских ракет главного конструктора Сергея Павловича Королева Р1–Р7 [5]. В этих приводах первоначально использовались обычные коллекторные двигатели постоянного тока с редуктором. В ракетах, срок службы которых не превышал десятков часов, такие двигатели удовлетворительно работали даже в условиях космоса. Однако в 1960-х гг., в связи с созданием спутников и космических летательных аппаратов, требования к долговечности приводов возросли сначала до сотен, а затем тысяч часов и даже нескольких лет. Исследования в институтах Академии наук показали, что в условиях космоса механическая смазка всех трущихся пар испарялась, что вызывало быстрый износ и отказ щеточно-коллекторных узлов, подшипников и даже шестеренок. На первых порах пытались использовать герметичную конструкцию электродвигателей, однако и это не позволило поднять срок службы до более чем сотен часов. Назревал вопрос о создании бесконтактных двигателей постоянного тока (БДПТ). Один из первых таких двигателей, разработанный Ильей Абрамовичем Вевюрко во ВНИИЭМ (Москва), имел постоянные магниты на роторе и обмотку на статоре, переключение тока в которой производилось элементами Холла [5]. Однако эти двигатели имели обычную корпусную конструкцию и скорость в тысячи об/мин.

Создание бесконтактных моментных двигателей для ракетно-космических аппаратов началось в середине 1960-х годов в ЦНИИАГ. Сотрудники этого предприятия — Владимир Николаевич Бродовский, Цецилия Львовна Садовская и др. — разработали синхронные моментные двигатели типа ДМВ (двигатель моментный встраиваемый) на основе обычных магнитов Альнико (алюминий-никель-кобальт) [4, 6]. В качестве серийного производства был задействован московский завод «Машиноаппарат» под руководством главного конструктора бортового электрооборудования Георгия Федоровича Каткова, а с 1984 г. Валерия Константиновича Корунова [7].

Рис. 3. Марк Моисеевич Минкин

Завод «Машиноаппарат» был создан в 1942 г. для производства мин замедленного действия и другой военной электротехники. Однако после войны его основной продукцией стало электрооборудование ракетно-космических систем, среди которого наиболее известны: двигатель Д-126 для колес «Лунохода-1», электроприводы бурильных установок на Венере и Марсе, электромагнитные тормоза стыковочных узлов международных космических станций и др. Работы по созданию моментных двигателей начались с конца 1970-х гг. в СКБ этого предприятия под руководством Марка Моисеевича Минкина (рис. 3).

Минкин родился 11 июня 1919 г. в Могилеве, откуда вместе с семьей в следующем году переехал в Москву. В 1937 г. окончил среднюю школу и поступил в МЭИ, вместе с которым в начале войны был эвакуирован в Свердловск и вернулся в Москву только в 1942 г. В 1943 г. окончил МЭИ и работал инженером и научным сотрудником сначала в НИИМЭП, где обучался также в аспирантуре, затем на заводе «Деталь». В 1953 г. Минкин был переведен на завод «Машиноаппарат», где в 1964 г. назначен начальником СКБ, проводившего все значимые разработки предприятия. За создание шаговых двигателей был удостоен звания лауреата Государственной премии СССР (бывшей Сталинской).

Первая проблема, с которой столкнулся завод при запуске производства моментных двигателей, — это отсутствие опыта в данной сфере, поскольку все его электродвигатели были быстроходными, коллекторными, срок службы которых, например, для ракет мог составлять (с учетом приемо-сдаточных испытаний) 48 ч. Одним из таких двигателей был Д-126 «Лунохода-1» (1970 г.), соединенный с колесом многоступенчатым редуктором (рис. 4) [7].

Рис. 4. Электродвигатель «Лунохода-1»

Вторая проблема — чересчур широкие и порой противоречивые требования к моментному двигателю. Первоначально работа проводилась по одному ТЗ ЦНИИАГ, но затем этими двигателями заинтересовались в НИИ «Геофизика» для навигационных приборов ракетно-космических комплексов и на предприятиях Министерства радиотехнической промышленности: «Ленинец» (Ленинград), «Фазотрон» (Москва) для авиационных радиолокаторов и «Полет» (Челябинск) для посадочных комплексов, которые подготовили отдельные ТЗ. Предстояла большая работа по увязыванию всех требований этих заданий между собой для создания единого ряда электродвигателей, получивших название ДБМ (двигатель бесконтактный моментный).

Минкин и его коллеги Юрий Миронович Беленький, Валентина Михайловна Матвеева и др. провели в рамках эскизного проекта анализ и оптимизацию конструкций с целью выбора основных параметров машины, таких как: гладкий или пазовый статор, марка магнита, число пар полюсов, магнитная система ротора и т. д. Статор (1) такого электродвигателя (рис. 5) выполняется обычно из электротехнической стали с пазами (2), в которые укладывается распределенная обмотка, обеспечивающая наиболее совершенную гармоническую форму индукции в зазоре машины.

Читать еще:  Электроподогрев для двигателя схема

Рис. 5. Статор моментного двигателя

Однако при этом использование зубцов (3) приводит к залипанию и пульсациям момента по углу поворота ротора, что негативно сказывается на точности моментного электропривода. Радикальным методом борьбы с этой проблемой является беззубцовый (гладкий) статор, в котором обмотка закрепляется с помощью специальной смолы. Однако это существенно увеличивает воздушный зазор, а значит, снижает индукцию в нем и ухудшает массогабаритные характеристики машины. Поэтому моментные двигатели с самого начала пришлось проектировать в двух различных модификациях — с пазовым и гладким статором. Вопрос с выбором типа магнита был решен в пользу самых мощных по тем временам самарий-кобальтовых магнитов владимирского завода «Магнетон». Ранее применявшиеся более дешевые магниты Альнико, хотя и могли обеспечить заданные моменты, имели низкую коэрцитивную силу. Это создавало опасность их размагничивания при частом реверсе двигателя и требовало намагничивания в составе двигателя, что вызывало трудности его производства и хранения.

Основные параметры двигателей были установлены в результате решения многофакторной оптимизационной задачи. В частности, магнитная система ротора стала содержать тангенциально намагниченные магниты (1) (рис. 6а), что обеспечивало по сравнению с радиально намагниченными (2) (рис. 6б) более хорошую магнитную проводимость зазора (а следовательно, и бо́льшую индукцию в нем), поскольку проводимость самого магнита аналогична воздушному.

Рис. 6. Ротор моментного двигателя с магнитами, намагниченными:
а) тангенциально;
б) радиально

Трудным вопросом был выбор критерия оптимизации. При оптимизации исполнительных электродвигателей (серводвигателей) в качестве такого критерия чаще всего применяют динамическую добротность, равную максимальному развиваемому ускорению KД = MП / Jр, где MП пусковой момент, Jр — момент инерции ротора. При этом двигатель получается «длинным», т. е. с большим отношением длины к диаметру, подобно Д-126 на рис. 4. Для прямого привода (рис. 1) этот критерий не имеет смысла, потому что присоединенный момент инерции объекта управления гораздо больше момента инерции самого ротора. Поэтому, ДБМ оптимизированы по максимуму статической добротности по моменту

где PП — мощность, потребляемая при пуске, m — масса двигателя (статор и ротор) [8].

В результате все двигатели получились «плоскими» (рис. 7).

Рис. 7. Пазовые двигатели серии ДБМ

Всего было создано семь видов пазовых двигателей (с диаметром 50–185 мм и моментом до 16 Нм) и шесть гладких с диаметром 40–170 мм и моментом до 6 Нм [1, 4, 7].

Необычное новшество, называемое интенсивным использованием, родилось на Госкомиссии по приемке ДБМ, проходившей в 1984 г. под председательством представителя ЦНИИ22 МО Виталия Михайловича Суслова — большого энтузиаста в сфере моментных двигателей. При этом, в отличие от традиционного номинального использования в технических условиях, предлагалось нормировать не предельные значения параметров (моментов, скоростей, форм тока и т. д.) в заданных режимах работы, а только допустимые значения разрушающих факторов — в данном случае температуры (+150 °С) и тока обмотки [3, 6]. В результате ДБМ на напряжение 27 В могут долгое время работать с любой формой фазных токов при напряжении до 80 В в режимах вентильного, синхронного и шагового вращения и всех вариантах включения секций обмотки. Для двухфазных двигателей таких вариантов может быть пять, а для трехфазных — восемнадцать [7]. Правда, при этом проектирование теплоотвода возлагается на потребителя, но это не является очень сложной задачей, поскольку в ДБМ все тепло выделяется в статоре.

Рис. 8. ДБМ40 с ПИМ

Одновременно с двигателями создавались датчики положения ротора. Первым среди них был индуктивный датчик ПИМ (преобразователь индуктивный магнитный), разработанный на заводе «Машиноаппарат» Николаем Николаевичем Мрочковским и Геннадием Иосифовичевым Алексеевым [9]. Такой датчик (1) вставляется в статор двигателя (2) и использует торцевые потоки рассеяния магнитов ротора (3), которые периодически насыщают катушки индуктивности, обеспечивая дискретную коммутацию трехфазного двигателя (рис. 8). Работа этого датчика аналогична датчикам Холла в БДПТ Вевюрко, но применение датчиков Холла в космических условиях и при действии электромагнитного импульса нежелательно.

Из всего ряда ДБМ двигатель ДБМ40 в начале 1980-х гг. был принят первым — Госкомиссией, в которой довелось участвовать автору данной статьи. Всех тогда поразили чистота и порядок в испытательных помещениях завода «Машиноаппарат», где не разрешалась пайка, а запыленность участка ежедневно проверялась военпредами подсчетом пылинок в специальных «мыльницах».

Параллельно по заданию «Ленинца» в ленинградском ВНИИМЭМ Виктор Николаевич Куликов и Людмила Михайловна Епифанова разработали ряд встраиваемых вращающихся трансформаторов (ВТ, редуктосинов) с диаметром 40–120 мм [4, 9]. Первые Госкомиссии по приемке двигателей ДБМ120–ДБМ185 и датчика ВТ120 прошли в 1984 г., после чего сразу началось их серийное производство на заводах «Машиноаппарат» и «Заря» (Ленинград).

Рис. 9. Узлы БМП

Один из первых бесконтактных моментных приводов (БМП) для точных бортовых систем управления с непрерывным вращающимся магнитным полем в двигателе был разработан на «Ленинце» Георгием Сергеевичем Зеленковым, Юрием Павловичем Лукиным и автором данной статьи. Узлы данного БМП показаны на рис. 9, где 1 — статор, 2 — ротор ДБМ120, 3 — редуктосин ВТ40, 4 — транзисторный преобразователь.

Марк Моисеевич Минкин скончался на своем посту 18 марта 1985 г. Через 25 лет Людмила Михайловна Епифанова — основатель и главный конструктор компании «ЭЛМА-Ко» в Санкт-Петербурге — пересмотрела основные концепции ДБМ и предложила перейти от распределенной обмотки статора к сосредоточенной катушечной, а также заменить магниты ротора с тангенциально на радиально намагниченные [6].

В результате был создан новый ряд ДБМВ (двигатель бесконтактный высокомоментный), отличающийся повышенным коэффициентом статической добротности по моменту, меньшей электро­механической постоянной времени и бо́льшим внутренним диаметром ротора. Серийное производство двигателей освоено на заводе «ЛЕПСЕ» в г. Киров.

Автор выражает благодарность генеральному директору Валерию Константиновичу Корунову и секретарю завода «Машиноаппарат» Елене Николаевне Тороповой за ценные материалы биографии Марка Моисеевича Минкина.

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Клемма (Схемы и пояснения)

ВЕЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Клемма, работающий на синтезе центробежной силы, давления и кавитации (Схемы и пояснения)

Гениальный Двигатель Клемма, не требующий топлива и работающий «сам по себе». Представляет из себя комбинированное взаимодействие кавитации, силы центробежного давления и давления вырабатываемого тепла на рабочее тело. Апробирован на деле. Есть схемы и инструкции.

А для начала предлагаю ознакомиться с коротким видеороликом, который дает понимание того, ПОЧЕМУ подобные разработки (коих уже превеликое множество!) так и не нашли своего применения в нашей повседневной жизни:

Ричард Клемм работал в области тяжелого машиностроения в городе Даллас. Он работал с оборудованием, распыляющим и закачивающим жидкий асфальт. Клемм заметил, что асфальтовый насос продолжает работать еще некоторое время (до 30 минут) после того, как питание было отключено. Это открытие и привело к разработке мотора. В результате сделанных преобразований реальная выходная мощность мотора, вес которого составлял 200 фунтов, достигла 350 лошадиных сил. По свидетельствам очевидцев, Клемм часто ездил на своей машине, в которую был встроен такой двигатель, по центральной автомагистрали Далласа. Он заявлял, что машина не требует топлива, необходимо только менять масло каждые 150000 миль.

Мотор имеет только одну движущуюся часть: конический ротор, вертикально расположенный на полом вале. В конусе вырезаны спиралевидные желобки, проходящие вокруг него по всей длине, и питающие периферийные сопла, которые расположены на основании конуса. Жидкость проходит через спиралевидные желобки, выпрыскивается из сопел и заставляет конус вращаться. Достигнув определенной скорости, конус становится независимым от стартерного насоса и начинает работать самостоятельно. При рабочей скорости от 1800 до 2300 оборотов в минуту жидкость нагревается до 300 F, возникает необходимость в теплообменнике. Вследствие этого использовалось растительное масло, так как при температуре 300 F вода закипает, а обычное машинное масло разрушается.

Единственным дополнительным источником питания была 12+вольтная батарея. Клемм никогда не подавал заявку на патент, так как конструкция его мотора была разработана на основе ранее запатентованной конструкции асфальтового насоса. Пятнадцать фирм отклонило его изобретение, прежде чем большая угольная компания предложила ему финансовую поддержку и подписала контракты на продажу мотора. Вскоре после того как документы были подписаны, Ричард Клемм умер от сердечного приступа.

Читать еще:  Бензиновые двигателя маленькие обороты

Конструкция двигателя Клема

Внутри двигателя находится конус, закрепленный на горизонтальной оси. Вал, на котором укреплен конус, пустой внутри и переходит в спиральные полые каналы внутри конуса. Они обвивают конус и заканчиваются у его основания соплами (форсунками).

Жидкость подается в центральную ось под давлением 300-500 фунтов на квадратный дюйм, проходит по спиральным каналам и выпрыскивается через форсунки, что заставляет конус вращаться. чем больше давление жидкости, тем быстрее вращается конус.

При дальнейшем увеличении скорости жидкость нагревается, что требует наличия теплообменника и фильтра. при некоторой скорости конус начинает самостоятельное вращение, независимое от двигателя. Скорость вращения вала достигает 1800-2300 оборотов в минуту.

Что случилась с изобретением Клема?

Как только у изобретателя случился сердечный приступ и его документы были изъяты, его сын отвез один действующий двигатель на ферму неподалеку от далласа. Там он залил его бетоном на глубине 10 футов, и двигатель продолжал работать на этой глубине в течение нескольких дней.

Мотор был проверен корпорацией bendix. Тест заключался в присоединении двигателя к динамометру для измерения мощности на валу. Измерения показали, что двигатель устойчиво производил 350 лошадиных сил в течение 9 дней, что поразило инженеров фирмы bendix. Они пришли к выводу, что источник, который может вырабатывать столько энергии в закрытой системе в течение столь длительного времени, может быть только ядерным.

Конструкция двигателя не содержит нетрадиционных деталей, за исключением конуса со спиральными каналами и пустотелого вала.

Пример реализации двигателя Клемма

Мотор (красный прямоугольник) вращает «вертушку» Сегнера, в центре которого есть колено, опущенное в жидкость. Благодаря принудительному вращению вода снизу поднимается в «вертушку», а затем центробежными силами перемещается к соплам на дистальных концах трубочек и выбрасывается «назад», «подталкивая» таким образом вращение «вертушки». Это модель как двигателя Клемма, так и двигателя Шаубергера, хотя у Шаубергера и есть дополнительные заморочки.

И сразу вопрос, как в такой системе можно получить энергии больше, чем придется затратить на раскрутку колеса Сегнера? Итак, мы раскручиваем нашу «вертушку». Чтобы раскрутить такой маховик, надо затратить определенное количество энергии E=(I*w^2)/2, где I – момент инерции «вертушки», w – частота вращения (об/с). Эта формула хорошо известна. Но после раскрутки до заданной частоты затраты на вращение необходимы только для преодоления трения. А это уже значительно меньше первоначальных затрат. Итак, наша «вертушка» крутится…

Рассмотрим теперь энергетический баланс единичного объема жидкости V при перемещении его по замкнутому циклу ABCD во время вращения «вертушки». Ясно, что на участках AB и СD действует сила тяжести. Вверх – затраты, вниз – их возврат. В итоге в сумме ноль. При движении объема жидкости по отрезку DA нет перепада давления, да и скорость движения практически нулевая, так как всякий градиент давлений выравнивается силой тяжести, работает Природа. Работа на этом участке тоже равна нулю.

А вот на участке BC за счет вращения создается перепад давления, если в центре «вертушки» давление примем равным нулю, то на периферии давление уже равно P, которое прямо пропорционально квадрату радиуса «вертушки». А, как известно произведение V*P – это работа центробежной силы над элементарным объемом воды. Значит на этом участке «вертушка» пополняется энергией просто потому, что у нее такая конструкция, и она вращается. И на каждом обороте энергии становится всё больше и больше. А так как мотор наш после раскрутки «вертушки» тратит энергию только на преодоление трения, то такая порция энергии приведет к увеличению скорости вращения «вертушки», либо можно снизить мощность мотора при сохранении частоты вращения, либо увеличить нагрузку, что будет равноценно увеличению трения.

Для любителей слушать, а не читать есть видео-обзор статьи:

ВНИМАНИЕ: с другими материалами на тему достижений и ТАЙН науки и технологий, скрываемые официальной наукой, см. ЗДЕСЬ — Нау-Тех — http://midgard-edem.org/?cat=31 (Наука и Технологии Нового Мира — Все самое интересное. Площадка для контактов авторов идей и потенциальных Инвесторов/Производителей)

ТАКЖЕ ОБРАЩАЕМ ВНИМАНИЕ: Кому интересны тайны реальной истории, цивилизации, планеты, артефактов археологии и т.д. + секретов мира сегодняшнего — вы можете ознакомиться ЗДЕСЬСЕЗАМhttp://midgard-edem.org/?cat=17 (Все Тайны, Секреты, Загадки и Чудеса Мира, Планеты, Вселенной. Все, что от нас скрывали!)

(Материалы по теме на старом сайте см. ЗДЕСЬ : СЕЗАМ – Все тайны Мира)

(Материалы по данной теме на старом сайте см. ЗДЕСЬ Нау-Тех ФОРУМ )

Какие двигатели «Мотор Сич» нужны КНР

Китай интересует как вертолетные двигатели, так и двигатели для различных самолетов из линейки «Мотор Сич», часть из которых он хотел бы производить по лицензии.

Прямые продажи двигателей Китаю Украина начала еще в 90-е, так что рубеж в тысячу единиц был пройден еще несколько лет назад.

Какие же двигатели «Мотор Сичи» интересуют Китай? По крайней мере, на этапе, когда собственное двигателестроение Поднебесной еще не столь развито, проект #Fly9999 решил разобраться в этом.

Турбореактивные двигатели АИ-222-25Ф украинского производства устанавливаются на двухместных сверхзвуковых учебно-боевых самолетах Hongdu L-15. Сверхзвуковой самолет с форсажным двигателем авиапромышленная группа Hongdu Aircraft Industry Group начала производить еще в 2010 году, и Китай заказал «Мотор Сич» двигатели с форсажной камерой. На вооружение ВВС самолет приняли в 2013-м под обозначением JL-10. Двигателями АИ-25ТЛ оснащали учебный самолет JL-8. Давно уже использует Китай и турбовальный двигатель ТВ3-117.

Интересно, что Washington Timеs год назад уже обвиняла «Мотор Сич» в усилении противника США, поскольку двигатели украинского производства могут использоваться для оснащения самолетов, которые будут размещаться на авианосцах.

Турбовинтовым двигателем МС-500В-02С, предназначенным для самолетов малой авиации, Китай заинтересовался еще в 2014 году. Его «Мотор Сич» тогда только продемонстрировала на международной выставке AERO-2014 в Германии. Представители китайской фирмы выразили желание использовать данный двигатель для своих учебно-тренировочных самолетов. Но техническое задание на двигатель было согласовано только в феврале 2017 года. После чего была разработана конструкторская документация, изготовлен стенд, и в сентябре 2018 года состоялся первый запуск МС-500В-02С. Сейчас ведутся испытания, и руководство предприятия рассчитывает через два года получить на него сертификат.

Двигатель МС-500В-02С с так называемой «обратной схемой» позволяет сделать компактный летательный аппарат, а благодаря модульной конструкции его можно разобрать и собрать без сложной оснастки. Самолеты, для которых создается этот двигатель, должны выполнять фигуры высшего пилотажа, поэтому заложена функция перевернутого полета, и это новшество для «Мотор Сичи».

Интересует Китай турбовентиляторный двигатель средней тяги Д-436-148ФМ, разработанный на базе двигателя Д-36. Его конструкция позволяет сократить количество роторов, лопастей и регулируемых лопатей, и это повышает эксплуатационные характеристики: снижается изнашиваемость, потребляется меньше топлива. Он используется в таких самолетах, как Ан-72, Ан-74, Ан-148, Ту-134, Ту-334.

Турбореактивными двигателями Д-18Т оснащаются такие крупные транспортные самолеты, как Ан-124 «Руслан» и Ан-225 «Мрія». И он может стать основой для дальнейшего строительства Китаем собственных «тяжеловесов». Поднебесная уже создала тяжелый военно-транспортный самолет Y-20. Сейчас на нем устанавливают российский двигатель Д-30КП2, но он не вполне устраивает заказчика. Украинский Д-18Т тяжеловат для Y-20, но его технологии могли бы помочь Китаю создать двигатель для тяжелых самолетов. На базе Д-18Т создается перспективный двухконтурный турбореактивный АИ-38. Как писало в 2017 году издание «Кэцзи жибао», этот двигатель предполагается производить со специалистами из «Мотор-Сичи» в Чунцине на строящемся совместном китайско-украинском предприятии.

Заинтересован Китай и в вертолетном двигателе Д-136, который планируется использовать для создания тяжелого вертолета нового поколения AHL.

Вертолетное двигателестроение в мире уже переходит на новый технологический уровень. Разработчики сосредоточились на создании силовых установок для вертолетов, которые развивали бы скорость более 500 км в час. Температура в двигателях увеличится, и в них нужно использовать больше композитных материалов. Специалисты прогнозируют переход с механического привода с использованием коробки передач на электроприводы и мощные бортовые электрогенераторы. И китайцы понимают, что нужно как можно быстрее осваивать существующие технологии, чтобы иметь шанс догнать мировых разработчиков и производителей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector