Sw-motors.ru

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

Электрогенератор Николы Тесла

Электрогенератор Николы Тесла

20 октября 2019

Время на чтение:

Изобретения знаменитого сербского учёного Николы Тесла намного опередили развитие науки в области альтернативных источников энергии. Его считают человеком, подарившим электричество людям. Созданные им устройства, в том числе электродвигатель, безтопливный генератор, резонасный трансформатор и другие открытия создали стартовую площадку для перехода на новый этап промышленного развития. Настоящей мечтой гения стала идея подарить людям бесплатное электричество. Генератор Тесла, по замыслу изобретателя, мог передавать энергию электрического тока беспроводным способом на большие расстояния.

Что это такое

Фактически, безтопливный электрический генератор — это вечный двигатель, для работы которого не нужны дополнительные ресурсы. Получение свободной энергии — мечта человечества, которая станет толчком для переустройства общественных отношений общества, приведёт к эволюционному скачку развития.

Эфир Тесла

Реализовать идею получения альтернативной энергии мог бы стать генератор Тесла, который черпает энергию из эфира.

Важно. Много ходят споров, существует ли эфир. По мнению Н. Тесла — это легчайший газ, из почти неуловимо малых частиц. Они движутся с невообразимой скоростью. Н. Тесла считал, что каждый вид волны работает на своей частоте и в определённой среде. Эфир — среда для почти мгновенной передачи электромагнитных волн. Его поле способно переносить на громадные расстояния электромагнитные, гравитационные волны.

Принцип действия безтопливного генератора

Эфир — источник неограниченной энергии. Электромагнитные волны пронизывает окружающую нас атмосферу. У земли низкий энергетический потенциал, у света, солнечных лучей — высокий. Если установить улавливатель между положительно заряженными частицами света и отрицательно заряженным потенциалом земли, то можно получать электрический ток. В эту цепочку нужно вставить накопитель конденсатор, к примеру, литиевую батарейку. Она будет улавливать и накапливать энергию. В момент подключения к конденсатору источника питания, произойдёт разрядка накопителя.

Основные звенья безтопливного генератора Н. Тесла состоят:

  1. Расположенного над землёй приёмника.
  2. Накопителя-конденсатора.
  3. Заземление.

Обратите внимание! Безтопливный электрогенератор базируется на получении электрического тока из эфира. Используют два разно заряженных потенциала. Земля — ресурс отрицательных электронов, световая волна, в том числе от солнца — положительных. Один из электродов заземляется, другой — выводится на экранированный экран. В качестве накопителя в цепи устанавливают конденсатор, который аккумулирует энергию.

Генератор тесла своими руками на 220 вольт

  • диэлектрическая основа для экрана (плотный картон, пластиковая панель, фанера);
  • фольгированный материал;
  • провод;
  • электролитический конденсатор (напряжение от180 до400 В);
  • для регуляции напряжения возможна установка резистора (сопротивления).

Подобный набор материалов почти всегда есть в доме.

Заземление

Достаточно соединить провод с металлическим стержнем, заглубить его в землю. На даче можно бросить провод на любую металлическую трубу в земле. В квартире подсоединяют провод к водопроводным, газовым металлическим трубам, фазе заземления в розетке.

Экран генератора Тесла

Принимает от источников световое излучение с положительно заряженными частицами (от источника света, солнца).

Сделать его несложно, достаточно обтянуть диэлектрическую панель фольгой. Слои накладывают внахлёст. Чем больше экран для улавливания положительно заряженных частиц, тем выше напряжение в цепи. Соединяют между собой и несколько экранированных поверхностей. Они образуют цепь экранов безтопливного генератора Тесла. Соответственно расширению площади улавливающих панелей, нужно увеличивать ёмкость конденсатора, мощность рассеивания резистора.

Нужно соединить и подключить элементы схемы безтопливного генератора Тесла. Один провод (контакт) соединяют с фольгированным экраном, второй ведут от заземления. Контакты замыкают на полюсах конденсатора. В момент замыкания цепи, начинается зарядка батареи.

Материалы для безтопливного генератора Тесла

Безтопливный генератор Тесла готов. Проверить его можно, если контакты лампочки подсоединить к батарейке, она загорится.

Устройство и принцип действия

Еще одним изобретением Н. Тесла стал «резонаторный трансформатор Тесла». Он предназначен для преобразования первоначального электрического импульса в высокочастотный ток. В результате на входе трансформатора величина составляет 24 Вольта, а на выходе получают 220 Вольт. Результат фиксируется осциллографом. Показатели могут отличаться, в зависимости от конструкции, мощности трансформатора.

Резонаторный трансформатор Тесла

Резонансный трансформатор Тесла — отсциллятор (колебательная система), в которой трансформирует, изменяет напряжение переменного электрического тока в высокочастотный.

Основу трансформатора Тесла составляют два контура, из первичной и вторичной катушки. Именно в этой колебательной системе происходит трансформация первоначального импульса электротока.

Составляющие элементы катушки Тесла:

  • катушки (первичная, вторичная);
  • накопитель-конденсатор;
  • разрядник-вентилятор (предохраняет от перенапряжения);
  • защитный контур или кольцо с заземлением;
  • тороид.

Сборка всех этих элементов в единое устройство позволит низкочастотный импульс электрического тока преобразовать в высокочастотное напряжение.

Схема высокочастотного трансформатора

Назначение элементов высокочастотного трансформатора Тесла

Тороид. Вращающийся по прямой линии круг образует форму тора. Это геометрическая форма тороида. Для трансформатора Тесла используют гофрированную металлической трубу.

  • снижает частоту колебаний второго контура;
  • увеличивает выходное напряжение;
  • создаёт электростатическое поле вторичной обмотки;
  • защищает от пробоя вторичную обмотку.
Первичная обмотка или резонансный контур

Проводник с небольшим сопротивлением. Для его изготовления используют медную трубку с диаметром 6 мм. С помощью дополнительных устройств меняют частоту резонанса контура.

Вторичная катушка

Основной элемент резонансного трансформатора — вторичная катушка с обмоткой. Длина обмотки в экспериментальных установках к диаметру составляет 5/1. Оптимальное количество витков медной обмотки 1000 — 1200 оборотов. Наматывают их на диэлектрические ПВХ трубы.

Материалы для изготовления высокочастотного трансформатора Тесла:

  • в качестве источника питания используют трансформатор для неоновой подсветки (до 35 мА/напряжения на выходе меньше 4 кВ);
  • конденсатор;
  • провод из меди толщиной (от 0,3 до 0,6 мм) ;
  • пластиковая труба (75 мм);
  • заземление (металлический прут);
  • металлическая вентиляционная труба:
  • шар из металла, полый внутри (тороид);
  • медная трубка для кондиционера (6 мм).
  • шарик из металла, крепёж.

Монтаж системы генератора по схеме.

Система состоит из следующих блоков:

  1. Разрядник. 2 металлических болта, прикручивают к основе из пластика, между ними фиксируют металлический шарик. В момент подключения к трансформатору в разряднике возникает искра.
  2. Конденсатор. Состоит из 1 блока или составных элементов. Конденсатор накапливает заряд, чтобы пробить разрядник.
  3. Резонансный трансформатор, подает первичный электрический импульс.
  4. Вторичная катушка индуктивного контура. Медный провод наматывают на пластиковую трубу, витки должны плотно прилегать друг к другу (количество витков от 900 до 1200). Обмотку, если это не эмалированный медный провод, покрывают несколькими слоями лака, эпоксидной смолы. К вторичной катушке подсоединяют провод и выводят заземление.
  5. Первичный контур. Изготавливают из медной трубы, которую сгибают в несколько витков. Чтобы она не треснула, в момент изгибания, внутрь предварительно нужно насыпать песок. Между витками оставляют расстояния до 5 мм. Соединяют все элементы по схеме.

Обратите внимание! Тороид необходим, чтобы предотвратить попадание стимера на первичную обмотку. Искра выводит электронику из строя. Тороид заземляют путём соединения с основным проводом.

Принцип действия трансформатора Тесла

От трансформатора подаётся импульс, который заряжает конденсаторы. При достижении нужного напряжения, происходит пробой газа на разряднике, искра. Первичный контур в момент замыкания генерирует высокочастотное колебание. Электромагнитные волны переходят на вторичную катушку. Возникает резонансное колебание, которое продуцирует токи высокой частоты и напряжения.

Газовые разряды

Работа высокочастотного трансформатора Теслы сопровождается интересными эффектами. Образуются различные газовые разряды и свечения:

  • Стимеры. Ионизированное свечение газов в воздухе.
  • Спарки. Вспыхивающие и гаснущие искровые каналы.
  • Коронное свечение. Возникает вокруг искривленных частей трансформатора (голубого цвета).
  • Дуга. Появляется, если в высоковольтное поле ввести заземлённый предмет, возникает светящаяся дуга.

Подобные эффекты широко используют для создания различных эстрадных, цирковых шоу.

Ионизированное свечение трансформатора Тесла

Воздействие на человека

В отличие от низкочастотного тока, высоко частотный не проникает вглубь тканей человека, стекая по поверхности тела. ВЧ ток исключает электротравму.

УВЧ аппарат

Используется в медицине для лечения:

  • ультра частотная терапия, аппараты УВЧ;
  • диатермия, прогревание ВЧ токами;
  • индуктотермия, лечение высокочастотным магнитным полем;
  • оздоровление органов с помощью микроволнового аппарата;
  • дарсонваль, воздействие на части тела высоковольтными разрядами.

В повседневной жизни пользуются микроволновой печью с СВЧ излучением.

Дарсонваль

Н. Теслу по праву считают гением своего времени. Существуют мнение, что его теория эфира, гениальные разработки блокировались. Тесла мечтал обеспечить человечество бесплатной энергией, создать антигравитационный двигатель, путём преобразования энергии эфира. Бестопливный генератор, резонансный трансформатор Н. Тесла собирают своими руками даже школьники. А это значит, что кто-то продолжит его дело.

Как работает вечный двигатель и можно ли его построить?

«Вечный двигатель». Даже если между вами и наукой лежит огромная пропасть, вы наверняка не раз слышали это словосочетание. Во все времена ученые и не очень люди были одержимы им, пытались его создать. Это настоящая панацея науки, способная исцелить мир от нехватки энергии и принести очень много пользы как прямо сейчас, так и в долгосрочной перспективе на многие тысячи лет вперед. На то этот двигатель и вечный. Но что это вообще такое, как его изобрести, если это можно сделать? Есть ли уже концепции, а может даже прототипы? Об этом мы с вами сегодня и поговорим.

Что это такое

Сперва нужно разобраться в том, что это вообще такое. Людям, незнакомым с наукой может показаться, что это просто любое устройство, которое может работать бесконечно долго. Но это далеко не так.

Вечным двигателем первого рода называют механизм, который должен неограниченное количество времени вырабатывать энергию. Достигается это увеличением его КПД за пределы ста процентов. То есть он просто вырабатывает больше энергии, чем потребляет. Ну и делает это бесконечно долго, так как питает сам себя.

Вечный двигатель это то, что невозможно даже в теории

Но есть еще и вечный двигатель второго рода, с которым все тоже непросто. Это устройство должно полностью превращать потребляемую энергию в работу. Если к первому есть куча вопросов, то ко второму их нет вообще, потому что он не может быть построен в принципе. Сама мысль идет в разрез с первыми двумя законами термодинамики. Так что существование этой концепции в нашей Вселенной невозможно.

Читать еще:  Двигатель z22yh не заводится

Сама концепция вечного двигателя второго рода противоречит первому и второму законам термодинамики, поэтому не может существовать.

Некоторые могут сказать, что вся Вселенная – это нечто вроде вечного двигателя. Она вырабатывает колоссальное количество энергии, и сама себя обеспечивает топливом для существования. Неизвестно, как умрет Вселенная, но, скорее всего, точно умрет. Звезды рано так или иначе затухнут, а все остальное либо умрет в холоде, либо поглотится черными дырами, которые в конце концов пожрут друг друга. Это лишь один из возможных сценариев. Поэтому космос, скорее всего, тоже не вечен.

Даже вращающиеся планеты рано или поздно лишаться своей кинетической энергии и остановятся. Мы этого не замечаем, потому что в космических масштабах потери энергии крайне малы, но они есть.

Вселенная

Вечный двигатель не обязательно должен работать до конца времен. Возможно, он тоже когда-нибудь остановится под влиянием тех или иных факторов. Но главное требование к нему и не звучит как «должен работать вечно». Нет, он должен вырабатывать больше энергии, чем тратить на работу. Тогда он всегда сможет самостоятельно обеспечивать себя топливом.

Как запатентовать такое изобретение

Сегодня получить патент можно на все что угодно. Все, кроме вечного двигателя. Патентное бюро США перестало принимать такие патенты еще в начале прошлого века, а Парижская академия наук – еще на пару десятков лет раньше.

Даже если вдруг вы обойдете законы физики и изобретете такое устройство, то максимум, что вам дадут, это Нобелевскую премию. Ну и спасибо скажут за неоценимый вклад в развитие науки и всего человечества.

Как построить вечный двигатель

Концепций такого устройства существовало и существует огромное множество. Все, кому не лень пытаются создать вечный двигатель, но еще никто не смог представить даже работающий прототип. Поэтому, если вам кто-то в интернете скажет, что изобрел вечный двигатель, посмейтесь ему в лицо. Все концепты либо вообще не проходили испытаний, либо просто проваливали их. Ниже мы разберем самые интересные из них. Возможно, вам даже покажется, что они действительно могут работать вечно, но знайте, что это не так. И скоро вы поймете, почему.

Первый из первых

Доподлинно неизвестно, кто первым заговорил о возможности постройки механизма, который будет вечно вырабатывать энергию. Но пионером в этой области принято считать математика из Индии Бхаскару Второго.

Примерно так выглядел концепт первого вечного двигателя

В своих записях от 12-века он описывал устройство, которое вращается благодаря перетеканию жидкости внутри небольших трубочек, расположенных в колесе. Чаще всего это была ртуть, но рассматривались и другие варианты. Жидкость перетекает из одного конца трубки в другой и таким образом заставляя колесо вращаться.

Звучит просто, как все гениальное, но в реальной жизни приходит в физика и все обламывает. Рано или поздно эти трубки уравновесят друг друга, и колесо остановится. Если сделать только две трубки, то они будут перешивать друг друга гораздо дольше, но толку от такого «двигателя» крайне мало. Это все равно что подуть на ветряк, чтобы он превратил это в энергию. Таким даже лампочку не запитаешь.

Идея Бхаскары понравилась многим изобретателям, и они пытались модифицировать ее, повесив грузы вместо трубочек с жидкостью или заменив ртуть на что-то другое. Но ни одна из «модификаций», конечно же, не сработала.

Вечный двигатель на магнитах

Пожалуй, это один из самых известных концептов вечного двигателя, на котором пытаются заработать деньги все, кому не лень. Есть даже настоящие финансовые пирамиды, организованные для якобы инвестиций в развитие такого проекта. Не будем показывать пальцем, да мы здесь и не за этим.

Одна из вариаций на тему вечного двигателя Бхаскара

Суть этого двигателя очень проста, поэтому на нем все так и «хайпят». Но проблема заключается в том, что даже лучший в мире магнит рано или поздно размагнитится, и двигатель остановится. Нельзя построить вечный двигатель из невечных материалов – так это не работает.

Кому первому пришла в голову идея вечного двигателя на магнитах, неизвестно. Самый популярный персонаж в этой области – инженер из Южной Африки Майкл Брэйди. Он смог запатентовать свою идею, хоть и не в качестве вечного двигателя. Но патенты сейчас раздают всем, кому не лень, поэтому это не самое главное. Знаменитым он стал после того, как был арестован за то, что собрал деньги на постройку своих двигателей и не выполнил обещаний.

Как вообще работает такое устройство? Очень просто: магнит притягивает металлические части двигателя, чем и приводит его в работу. Вот такая простая идея, которая не учитывает трение и износ магнитов. Поэтому она никогда и не сработает, а люди, вкладывающие в нее деньги, не разбираются в элементарной школьной физике.

Вечный двигатель Архимеда

Кто бы что ни говорил, Архимед никогда не изобретал вечных двигателей и даже не создавал концептов. Он лишь сформулировал закон, описывающий работу такой системы. Закон, который даже был назван в его честь, и все вы с ним хорошо знакомы.

Вечный двигатель Архимеда

Тело, погруженное в жидкость или газ, будет выталкиваться этой средой наверх с силой, равной произведению плотности среды, ускорения свободного падения и объема той части тела, которая погружена в эту жидкость/газ.

Концепция двигателя, основанного на этом законе, использует силу Архимеда для выталкивания шариков на поверхность жидкости, тем самым раскручивая двигатель. Но, как вы понимаете, шарики с поверхности придется вернуть назад под воду, а для этого нужно совершить большую работу и потратить больше энергии, чем выделяется при их всплывании. Поэтому такая концепция двигателя полностью бесполезна.

На удержание воды постоянно с одной стороны резервуара тоже тратится энергия. А ее подливание из вне уже не будет соответствовать требованиям к вечному двигателю. И оно тоже требует дополнительной энергии.

Механизм на противовесах

Этот концепт интересен тем, что использует не круглую систему для вращения, а смещенную. В ней грузы, подвешенные на цепь, должны вращать весь механизм. Но здесь проблема точно такая же, как была и у самого первого «вечного двигателя». Очень быстро система уравновесит саму себя и просто перестанет работать.

Механизм на противовесах

Первым такую систему предложил математик из Голландии Симон Стевин еще в 16-ом веке. По его задумке цепочка с 14 шарами перебрасывалась через треугольную призму, и таким образом с одной стороны шаров оказывалось в два раза больше, чем с другой. По мнению Стевина, вращение цепи по такой схеме должно было быть непрерывным, так как шары с длинной стороны тянули шары с короткой, а грузы внизу вообще не участвовали в процессе, чтобы не сбивать его.

По логике может показаться, что система вполне работоспособна, но физика и здесь имеет противоположную точку зрения. Все очень просто: из-за того, что часть призмы, где шаров больше, более пологая, сила тяжести там меньше. А это значит, что вся система очень быстро остановится из-за того, что потеряет кинетическую энергию и придет в равновесие.

Так можно ли его построить?

Вы уже наверняка поняли, что создать вечный двигатель – задача невероятно трудная. Но выполнима ли она вообще, если за столько лет никто даже не приблизился к ее решению? С точки зрения существующих законов физики – нет. Сама идея вечного двигателя им противоречит. Невозможно движением вырабатывать больше энергии, чем тратится на это самое движение.

Но, хочется все-таки оставить толику надежды тем, кто думает, что такая идея осуществима. Раньше мы думали, что многие вещи невозможны, а сейчас пользуемся ими каждый день. Во Вселенной есть еще уйма загадок, которые мы не решили, и, возможно, секрет вечного двигателя кроется в одной из них.

Ионная тяга: как человечество использует электрические двигатели для полетов в космос

Ионная тяга — это метод тяги, в котором для создания тяги космического корабля используются электрические, а не химические силы. Хотя ионные двигатели менее эффективны, чем химические, они более эффективны и могут использоваться непрерывно в течение длительных периодов, что делает их идеальными для миссий в дальнем космосе.

Ионный двигатель является если не самым перспективным электрическим космическим двигателем, то точно одним из самых используемых сегодня в отрасли.

Сейчас на околоземной орбите находятся тысячи искусственных спутников, выведенных туда гигантскими (или не очень) ракетами-носителями с мощными реактивными двигателями на химическом топливе. Пока человечество не смогло придумать альтернативу таким двигателям, поскольку для преодоления гравитации Земли и развития первой космической скорости необходима мощная тяга: ее могут дать только обычные двигатели.

При этом уже в космосе спутники используют другой тип двигателей — электрические. Самым используемым является ионный двигатель — устройство, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле.

Типы электрических и альтернативных двигателей:

  • Ионные и плазменные накопители

Тип реактивного двигателя, который использует электрическую энергию для получения тяги от топлива: ионизированного газа. Многие из таких спутников не имеют ракетные сопла.

Электродвигатели для космических кораблей могут быть сгруппированы в три семейства в зависимости от типа силы, используемой для ускорения ионов плазмы: электростатический (собственно, классический ионный двигатель), электротермический (в них электромагнитные поля используются для генерации плазмы, что приводит к повышению температуры топлива, а тепловая энергия, передаваемая газообразному топливу, преобразуется в кинетическую) и электромагнитный (или плазменный, тут ионы ускоряются путем воздействия электромагнитных полей, как правило, земного и искусственного у аппарата).

  • Неионные двигатели
Читать еще:  Что такое полная диагностика двигателя

Это электрические двигатели, также использующие нехимическую энергию для своей работы, однако работающие по другим принципам, нежели ионные. Например, фотонный двигатель, позволяющий космическому кораблю перемещаться на энергии фотонов. Гипотетически так смогут работать космические аппараты, управляемые лазерными сигналами с Земли или Луны.

К этой же категории относятся эксперименты по созданию так называемого электродинамического троса, когда спутник может выбрасывать вокруг себя длинные металлические нити с разными электрическими зарядами.

Сейчас ученые разрабатывают еще несколько гипотетических видов двигателей, которые в будущем смогут давать энергию для движения космических спутников: вакуумный двигатель, двигатель внутренних радиочастот и устройство, которое будет брать энергию от полей самых маленьких частиц, например, бозонов. Работоспособность всех этих гипотез пока не доказана с точки зрения физики.

Первым человеком, который еще в 1911 году публично предложил идею создания ионного двигателя, стал российский и советский ученый, пионер космонавтики Константин Циолковский. При этом первый документ, в котором упоминается электрическая тяга для движения космических объектов, был за авторством другого пионера космонавтики, американского ученого Роберта Годдарда.

6 сентября 1906 года Годдард писал в своем дневнике, что сможет использовать энергию ионов для работы двигателей. Первые эксперименты с ионными двигателями были проведены Годдардом в Университете Кларка в 1916 году. В итоге ученый заявил, что сможет использовать их в полноценном формате только в условиях, приближенных к вакууму, тогда как в рамках тестирования их показывали при атмосферном давлении Земли.

Первый работающий ионный двигатель был построен инженером НАСА Горальдом Кауфманом только в 1959 году. В качестве топлива, в отличие от современных аналогичных двигателей, которые перерабатывают ионы газа ксенона, он использовал ртуть. Суборбитальные испытания двигателя прошли в 1964 году, когда в космос на ракете-разведчике был запущен научный зонд Sert 1 — первое в истории устройство, использующее конструкцию ионного двигателя в космосе. В 70-х годах США провели ряд повторных испытаний этой технологии.

Принцип работы ионного двигателя

Ионные двигатели используют пучки ионов — электрически заряженных атомов или молекул — для создания тяги. Основным рабочим телом ионизации является газ, иногда ртуть. В ионизатор подается это топливо, после чего туда же запускают высокоэнергетические электроны. В этой камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. После этого в камеру вводят специальный фильтр, который притягивает к себе отрицательные электроны, тогда как положительные ионы притягиваются к ряду сеток с большой разницей электростатических потенциалов (+1090 В на внутренней против -225 В на внешней).

В результате такой мощной разницы ионы начинают разгоняться по кругу, пока не выбрасываются из устройства, ускоряя движение корабля. За ними выбрасываются и электроны, которые должны обезвредить ионы и не позволить им притягиваться обратно к двигателю.

Обычно источниками питания для ионных двигателей являются электрические солнечные панели. Однако в местах, куда солнечный свет не попадает, например, когда Земля закрывает Солнце, спутники могут использовать ядерную энергию. «Хайтек» подробно рассказывал о такой советской программе, спутники которой — с крошечными ядерными реакторами — до сих пор находятся на орбите захоронения Земли.

На сегодняшний день ионные двигатели необходимы спутникам, чтобы маневрировать в космосе, например, для изменения своего курса или уклонения от космического мусора. Существует также несколько проектов, предполагающих использование ионных двигателей для дальних космических путешествий.

Самый яркий пример использования ионных двигателей для дальних путешествий — автоматическая исследовательская миссия Dawn от НАСА. В сентябре 2007 года она была запущена для исследования астероида Веста и карликовой планеты Церера.

Dawn оборудована тремя ксеноновыми ионными двигателями NSTAR. Они установлены в нижней части аппарата: один вдоль оси, еще два — на передней и задней панелях. Принцип работы этих двигателей состоит в ускорении в электрическом поле ионов ксенонового топлива. Двигатели длиной в 33 см, диаметром сопла в 30 см и массой 8,9 кг разгоняют атомы до скорости в десять раз выше, чем могут это сделать современные химические двигатели. Ускорение и торможение обеспечивается за счет установленных на борту Dawn солнечных батарей и уровня подачи топлива.

Для полета Dawn было необходимо всего 3,25 мг топлива в секунду. Из 425 кг рабочего тела (ксенона), имеющегося на борту, на полет Земля — Веста предполагалось израсходовать 275 кг, на полет Веста — Церера — 110 кг.

Миссия Dawn стала не только одной из самых энергоэффективных в истории космонавтики, но и установила несколько рекордов скорости. 5 июня 2016 года — спустя девять лет после запуска — станция Dawn разогналась до 39 900 км/час (11,1 км/с).

1 ноября 2018 года НАСА официально закончила миссию Dawn, поскольку ионные двигатели полностью выработали топливо. Последние несколько лет инженеры НАСА занимаются разработкой новых двигателей, рассчитанных на увеличенное количество ксенона. В этих разработках пока есть сложность, поскольку увеличение веса станции за счет топлива негативно сказывается как на скорости передвижения аппарата, так и на дальности полета.

Еще одним космическим аппаратом, который использует ионные двигатели для дальних полетов, стала японская исследовательская станция по изучению астероида Рюгу «Хаябуса-2». Зонд, на котором установлены четыре ионных двигателя IES, может менять направление полета за счет этих двигателей. Они могут поворачиваться в разные стороны, но за счет электромеханической системы, питающейся от солнечных батарей. При этом ксенон массой в 73 кг хранится в 51-литровом топливном баке: такую конфигурацию удалось получить за счет того, что этот газ в полтора раза плотнее воды, и, соответственно, занимает меньше места.

Пока космические агентства исследуют возможное применение ионных двигателей в будущем. НАСА запланировало даже установить ионный двигатель нового поколения ISS Vasimr на МКС. Однако в 2015 году отменило этот проект, заявив, что пока «МКС не является идеальной демонстрационной площадкой для работы двигателей такого типа». Дело в том, что Vasimr должен был стать первым полноценным электротермическим ракетным двигателем, который позволил бы создавать тягу, аналогичную химическим двигателям. Это позволило бы в будущем использовать его даже для запусков ракет-носителей с Земли.

НАСА пришло к решению отменить тестирование Vasimr, поскольку ученые до конца не смогли найти источник энергии, на котором бы работал этот двигатель. Самым перспективным источником энергии могла стать термоядерная установка, однако ее использование на МКС могло быть небезопасной.

Из-за этого сейчас ионные двигатели продолжают рассматриваться в основном в качестве дополнительных двигателей на различных спутниках, с помощью которых зонды смогут совершать маневры в космосе. Другим перспективным направлением для использования двигателей такого типа может стать космическая уборка. На орбите Земли с каждым годом появляется все больше космического мусора, а спутники с ионными двигателями могут стать идеальным решением этой проблемы. опубликовано econet.ru

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Как работает двигатель самолета: что надо знать

Двигатель самолета – конструкция достаточно сложная, мощная, но при этом деликатная. От него, пожалуй, в первую очередь зависит правильная работа лайнера. Специалисты дают подробные объяснения, как работает двигатель самолета, чтобы огромная воздушная машина могла преодолевать большие расстояния и добираться без проблем из одной точки в другую.

История развития авиадвигателей

Первый самолет, который запустили братья Райт, имел двигатель с 4-мя цилиндрами. Конечно же, это значительно более простая конструкция, чем те, которые используются сейчас. И, как отмечают эксперты, без эволюции самолетного двигателя было бы невозможно развитие авиаотрасли вообще – примитивные первые моторы просто бы не потянули огромные и мощные машины, летающие сегодня.

Первый авиационный двигатель создал Джон Стрингфеллоу – он считается изобретателем специального двигателя на пару, предназначенный для неуправляемой модели. Но, как показала практика, паровые двигатели не подошли для авиации – они оказались чрезмерно тяжелыми.

C 1903 года началась, как назвали ее эксперты и аналитики, настоящая война моторов. Чарльз Тэйлор поставил на лайнер братьев Райт двигатель, так называемой рядной конструкции – в нем цилиндры находятся один за другим. Есть здесь аналогия с простым автомотором.

Однако практически сразу же был создан другой мотор – звездообразный с радиальным расположением цилиндров. Такие варианты широко применялись до самого появления реактивных двигателей.

Цилиндры в ряд не давали двигателю необходимой мощности, которая требовалась для самолетов. В 1906 году появился двигатель, где цилиндры разместились под прямым углом друг к другу. Также такой вариант мотора имел впрыск. Далее промышленность развивалась, прием достаточно активно. Вследствие этого авиаотрасль имеет современные и мощные моторы.

Как устроен двигатель

Сам по себе двигатель довольно сложен по конструкции. Учитывать тут надо огромное количество деталей и нюансов. Так, например, важно помнить, что при разгоне двигателя температура воздуха в нем повышается до 1000 градусов. При этом он не должен деформироваться, загораться и т.д.

Для изготовления авиационного двигателя берут только самые современные и безопасные материалы. Главное условие, предъявляемое к ним – они должны быть негорючими.

Авиационный двигатель включает в себя такие элементы, как:

  • Вентилятор
  • Компрессор
  • Камера сгорания
  • Сопло
  • Турбина
Читать еще:  Экономичные обороты двигателя при езде

Перед турбиной стоит вентилятор, который позволяет затягивать воздух во время полета снаружи. У авиавентиляторов много лопастей, которые имеют определенную форму. И их размер, а также форма имеют крайне важное значение, т.к. именно за счет этого обеспечивается оптимальное заглатывание воздуха.

Вентилятор также решает и такую задачу, как прокачка воздушных масс в пространстве между элементами двигателя и его оболочкой. Это способствует охлаждению системы.

Здесь же находится и компрессор, обладающий высокой мощностью, – он способствует транспортировке воздуха в камеру сгорания. Все происходит под давлением достаточно высокого уровня. Именно в камере начинается смешение воздушных масс и топлива. Такая смесь поджигается, начинается нагрев как самой смеси, так и всех элементов, которые находятся рядом. Чаще всего камеру делают из керамических составляющих – обусловлено такое состояние тем, что температура здесь доходить до 2 тысяч гр., а керамическая чаша устойчива к таким нагревам.

Смесь после прохождения всех этих этапов попадает в турбину. Она по своему внешнему виду напоминает довольно большое число лопаток. Они влияют на давление проходящего смесевого потока, вследствие чего и начинает приходить в свое движение турбина двигателя. После этого она начинает вращать вал, где стоит еще один необходимый элемент — вентилятор.

Двигатель по сути своей представляет систему достаточно замкнутую – для нее требуется только, чтобы подавался воздух и было топливо в наличии.

Движение смеси продолжается, и она переходит в сопло. И на этом заканчивается первый этап рабочего состояния двигателя. Начинает создаваться струя, которую называют реактивной. Вентилятор начинает гонять воздух, который еще холодный, через сопло, за счет чего он не разрушается от слишком высокой температуры смеси.

Сегодня, как отмечают эксперты, самыми лучшими считаются подвижные сопла – они могут расширяться и сжиматься. Кроме того, такие варианты могут регулировать угол, что помогает дать правильное направление воздуху. Самолет за счет этого приобретает наибольшую маневренность.

Какие варианты двигателей есть

Эксперты уверяют, что сегодня есть несколько вариантов двигателей:

  1. Классика
  2. Турбовинтовые
  3. Турбовентиляторные
  4. Прямоточные

Первые варианты функционируют по стандартному варианту. Такие варианты хорошо подходят для воздушных судов самых разных модификаций. Варианты с турбовинтовым устройством будут работать по несколько иным принципам. В таких конструкциях газовая турбина не связана с трансмиссией. Подобные варианты конструкций двигают лайнер лишь частично с использованием реактивной тяги. Для создания основной части энергии используется редуктор. Винтовые установки более экономичные, но при этом они не дают самолету развить необходимую скорость. Поэтому их зачастую ставят только на малоскоростных лайнерах.

Турбовентиляторные варианты – комбинированные варианты, в которых есть детали и нюансы от турбовинтовых и турбовентиляторных. У них большие лопасти вентилятора. Скорость вращения может снижаться за счет применения обтекателя, где и стоит вентилятор. Подобные варианты считаются экономичными, т.к. меньше расходуют топливо. КПД же у них существенно выше, чем у других. Поэтому подобные варианты двигателей зачастую устанавливают на крупных самолетах.

Прямоточные варианты не работают с подвижными элементами. Втягивание воздуха в такие происходит естественно за счет применения обтекателя, который стоит на входе.

Работа двухтактного двигателя

Помимо всем известных четырехтактных двигателей, которые используются в автомобилях, есть еще двигатели двухтактного действия, которые устанавливают на технические агрегаты: бензопилы, мотоциклы, газонокосилки, квадроциклы, скутеры, моторные лодки и т.д. Основное отличие двухтактного от четырехтактного двигателя — это принцип работы ДВС. Кроме этого, 2-х тактные моторы меньше по габаритам, способны развивать меньшую мощность и, следовательно, имеют меньший КПД.

  1. Устройство двухтактного двигателя.
  2. Принцип работы 2-х тактного ДВС.
  3. Как увеличить мощность двигателя своими руками?
  4. Как увеличить тягу?
  5. Проблема с продувкой после увеличения мощности.
  6. Видео.

Устройство двухтактного двигателя

Конструкция такого мотора проще, чем у четырехтактного. В двухтактного ДВС нет газораспределительного механизма. Двигатель состоит из блока цилиндра, в котором располагается коленвал на подшипниках.

Головка шатуна ложится в специальное для нее место — шейка вала. Между головкой шатуна и шейкой вала — вкладыши, которые фиксируются корончатыми гайками.

Верхняя часть шатуна крепится с поршнем посредством пальца. Палец — это пустотелый цилиндр, который служит соединительными элементом конструкции шатун-поршень.

На поршне в специальные канавки по периметру в верхней части устанавливаются компрессионные кольца, от которых зависит компрессия двигателя.

Движущим элементом в двигателе внутреннего сгорания является топливно-воздушная смесь, которая сгорая создает энергию, толкающая поршень вниз. От движения поршня вверх-вниз происходит вращения коленчатого вала. На коленвале закрепляется маховик, который передает вращение дальше, то есть валу коробки и так далее.

Охлаждение двухтактного двигателя осуществляется через ребра наружного блока. Кроме внешнего охлаждения, некоторая часть охлаждения идет от масла, которое содержится в бензине.

В двухтактные двигатели заливается бензин, в которое добавлено специальное моторное масло. Например, для газонокосилки Штиль, на 5 литров бензина, надо добавить 100 грамм, то есть, соотношение бензина к маслу 50:1. Именно столько количества масла отлично смазывает трущиеся поверхности цилиндр с кольцами поршня.

Принцип работы

Один оборот коленчатого вала является одним циклом рабочего процесса двигателя внутреннего сгорания.

Топливо (бензин+масло) с воздухом подается в рабочую камеру сгорания цилиндра, после чего за счет образования искры свечи зажигания, происходит взрыв горючей смеси, энергия которой резко отталкивает поршень вниз.

В картер двигателя топливная смесь попадает через окно, открывающееся за счет вакуума при движении поршня вверх от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). При этом движении также открывается окно для выброса газов сгоревшей смеси. Через милисекунды открывается продувочное окно. Через продувочное окно подается новая порция топлива.

Как повысить мощность

Как и 4-х тактные двигатели, 2-х тактные можно усовершенствовать, сделать, так называемый, чип-тюнинг.

Для повышения мощности ДВС можно сделать следующее:
  • Расточить выпускное отверстие, чтобы отработавшие газы выходили полностью.
  • Улучшить эффект продувки. Продувка — это удаление отработавших газов и наполнение рабочего объема цилиндра новой порцией топливной смеси. Сделать нужно так, чтобы через впускное окно успевало впрыскиваться топливо в камеру сгорания. Если топливо не будет в нужном объеме поступать в камеру сгорания, то в картере мотора будет скапливаться топливо. Поэтому, для качественного заполнения топливом рабочей части цилиндра, требуется увеличить диаметр отверстия выпускного окна (выброса отработавших газов).
  • Можно применять на карбюраторе вихревой диффузор. Вихревой диффузор называют также нулевой. За счет этого диффузора за меньший период времени будет поступать в цилиндр больше топлива.
  • На глушитель вмонтировать специальный резонатор, подходящий по оборотам к конкретному двигателю. Резонатор делает так, чтобы не сгоревшая топливная смесь, возвращалась обратно в цилиндры. Это эффективно, когда в цилиндре происходит не полное сгорание смеси.

Чтобы часть цилиндра под поршнем заполнялась полностью, надо осмотреть впускные и выпускные каналы, возможно, на отверстиях есть царапины, задиры, сколы. Такие мелкие дефекты влияют на скорость движения топлива и газов.

Для лучшего эффекта повышения мощности можно отфрезеровать и затем отшлифовать головка блока цилиндров (ГБЦ).

Не рекомендуется уменьшать вес деталей двигателя, так как из-за увеличения разности противовеса, нарушения центра тяжести, может увеличиться торцевое биение маховика и коленвала.

Как увеличить тягу

Тяга двухтактных моторов зависит от открытия дроссельной заслонки. С резким возрастание оборотов двигателя, возрастает тяга. Отсюда следует, что, для того, чтобы уменьшить время разгона ДВС, надо увеличить рабочий объем цилиндра.

Когда двигатель работает на низких оборотах, качественная тяга повышает приемистость, увеличивает скорость разгона — ускорение.

Тягу также можно увеличить путем замены клапанов на специальные и настроить их так, чтобы они держались в открытом положении дольше, чем обычные.

Проблема с продувкой

Чем выше обороты коленвала, тем больше мощность. Но, конструкция двухтактных двигателей имеет такую особенность — чем быстрее начинает двигаться поршень, тем хуже продувается камера сгорания цилиндра, так как окна подачи и выпуска отработавших газов остаются открытыми очень мало времени.

Камерная продувка — это удаление газов и впрыск топлива в цилиндр из картера. Топливо начинает всасываться и находиться в картере при движении поршня вверх. Затем, когда поршень идет вниз, впускной канал закрывается и открывается продувочное окно, через которое подается новая порция топлива и выгоняются газы отработавшей предыдущей смеси топлива (смотрите рисунок выше, посередине).

Такая простая конструкция двухтактного двигателя исключает необходимость устанавливать газораспределительный механизм (ГРМ), насоса продувки, клапанов и узла смазки.

Продувка во время работы двухтактного двигателя на холостом ходу (ХХ) осуществляется по-другому. Во время работы на ХХ, продувка осуществляется открыванием на маленький угол заслонки. Такая продувка не качественная, поэтому на холостом ходу, многие наверное замечали, двигатель бензопилы или газонокосилки работает не стабильно. Что касается бензопилы, например, Echo (Эхо), то там надо наполовину вытягивать подсос.

Одноцилиндровый двухтактный двигатель имеет контурную продувку, то есть щелевую. В нижней части цилиндра в стенке есть специальная щель, через которую происходит газораспределение. В такте сжатия и рабочего хода, то есть когда поршень вверх, отверстия впуска и продувки должны быть закрытыми.

Контурная продувка — это предпоршневой объем (цилиндр под поршнем) представляет собой продувочный насос. Такая конструкция позволяет делать двигатели самых малых габаритов.

Видео

На скутеры устанавливаются двухтактные двигатели 2Т или 4 Т. Какой лучше?

Анимация работы двухтактного двигателя.

Двухтактный двигатель Stihl (Штиль) в разрезе.

В этом видео — работа двухтакного двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector