Домашний генератор Виктора Шаубергера | Perpetuum mobile: «свободная энергия» и вечные двигатели.

Домашний генератор Виктора Шаубергера | Perpetuum mobile: «свободная энергия» и вечные двигатели.
5 (100%) 1 голосов

Виктор Шаубергер и домашний генератор

Вот широко известная фотография, на которой Виктор Шаубергер изображён возле своего «домашнего генератора». К сожалению, этой фотографией вкупе с очень плохой фотографией устройства с открытой крышкой, обычно и исчерпывается вся информация об этой установке.

 

 

Виктор Шаубергер и его «домашний генератор». Фотография с Шаубергером явно ретуширована, хотя сделано это достаточно аккуратно. Фотография с открытой крышкой представляет несколько другое устройство, нежели то, что обычно идёт вместе с первым фото, причины этого будут объяснены чуть ниже.

Очевидно, что «домашний генератор» является вариантом «имплозионной машины». Но непосредственно к нему, пожалуй, относятся лишь следующие слова Шаубергера: «Теплогенераторы будущего будут использовать падение температуры вместо нагревания. Пока в научных кругах никто не знает об огромной разнице между регенерирующими (освежающими, охлаждающими) и повышающимися и убивающими температурными градиентами» («Энергия воды», с.259).

История «домашнего генератора» также непроста и неоднозначна, как и истории других изобретений Шаубергера. По некоторым сведениям, первый рабочий экземпляр был конфискован у него за долги налоговой службой. Позднее на деньги инвесторов были построены ещё 3 или 4 экземпляра «домашнего генератора», но его сын Вальтер, несмотря на все усилия, не смог запустить ни один из них. Существует неподкреплённое фактами мнение, что Вальтер сделал это специально, чтобы выйти из фокуса тяготившего его недоброжелательного внимания различных «заинтересованных лиц», убедив их в том, что главные секреты Виктора Шаубергера ему не известны. Однако, если верны высказанные ниже предположения о принципах работы генератора, то новые установки могли стать неработоспособными из-за вроде бы незначительных модификаций конструкции, внесённых при изготовлении новых экземпляров. По какой причине были внесены эти изменения — неизвестно.

Варианты конструкции

Слева показан вариант генератора, с которым обычно «склеена» приведённая выше фотография с Шаубергером. На первый взгляд, здесь изображено тоже самое устройство, что и на размещённом выше фото со снятой крышкой. Однако если присмотреться более внимательно, то можно увидеть, что они несколько различаются. Наиболее заметное (и весьма принципиальное) отличие — это верхняя часть ротора. Если на фото вверху входы труб впаяны в кольцо и срезаны заподлицо в одной плоскости, то здесь их верхние края торчат как своеобразные заборники. Кроме того, налицо другое соотношение вертикальной (сужающейся) и конической (расширяющейся) частей ротора, а также сами трубы ротора в одном случае выглядят имеющими практически неизменное сечение, а в другом их сечение в верхней части ротора заметно больше сечения на его конической части.

Таким образом, на двух чёрно-белых фотографиях с открытыми крышками представлены два разных устройства, хотя и похожих внешне. Вариант, показанный на фотографии слева, аналогичен хранящемуся в музее PKS и будет рассмотрен немного ниже (возможно, это тот же самый экземпляр). А вот вариант на чёткой фотографии вверху — скорее всего именно тот экземпляр, возле которого снят сам Шаубергер.

В пользу этого говорит не только идентичное навесное электрооборудование, но и полностью совпадающее размещение и пропорции всех внешних частей и корпуса установки — вплоть до несимметричного смещения верхних и нижних винтов, крепящих широкую кольцевую проставку корпуса вокруг нижней части ротора. Единственное заметное различие — это ровный срез подающего патрубка (внешней трубы) без следов резьбы, гайки или какого-либо другого разъёмного соединения (на фотографии с Шаубергером примерно на этом уровне начинается изгиб патрубка в сторону воронки). Впрочем, это могло быть позднейшей «доработкой», либо, наоборот, это фото ещё не полностью готовой установки. Но место и способ стыковки частей подающего патрубка вряд ли принципиально влияют на работу генератора.

Для краткости и удобства я буду называть разные варианты шауберговского «домашнего генератора» «вариантом PKS» и «электровариантом», считая последний именно тем устройством с комплектом электрооборудования, которое изображено на фотографии с Шаубергером.

Как это было устроено?

Рассмотрим устройство «электроварианта». Не считая установленного электрооборудования, в генераторе можно выделить 3 основных блока — корпус с нижним резервуаром, ротор и крышку с подающим патрубком.

Корпус

К сожалению, про внутреннее устройство корпуса, а также каким образом попадала в нижний резервуар отработавшая вода из ротора, по этим фотографиям ничего сказать нельзя. Снаружи видны два газовых крана — аналоги современных шаровых кранов, — один из которых размещён в верхней части резервуара и ведёт к экстравагантному частично перфорированному шарику, а другой расположен ниже под ним под углом 45° и, очевидно, предназначен для слива воды из резервуара. По всей видимости, эти краны полнопроходные, то есть в открытом положении обеспечивают то же сечение потока, что и в остальной части трубы, не внося возмущений в гидродинамику потока.

Ось генератора проходит через весь нижний резервуар и выходит вниз. Там на ней установлен приводной шкив, а под ним — аккуратно выделенный ретушёром странный цилиндрический «наконечник» весьма немаленьких размеров, назначение которого абсолютно загадочно. Поскольку аналогичный «наконечник» присуисивует и в варианте PKS, вряд ли его наличие можно считать случайным и объяснять тем, что Шаубергер сделал ось из имевшегося у него слишком длинного вала, остаток которого он не обрезал, а просто выпустил ниже шкивов.

Напротив сливного крана из нижней части резервуара выходит подающий патрубок, в конечном итоге ведущий к верхней части крышки генератора. Разъёмные стыки корпуса выглядят выполненными специально с целью обеспечить герметичность внутреннего пространства корпуса относительно окружающей среды не только для воды, но и для вакуума.

Ротор

Ротор состоит из вертикальной сужающейся части и конической расширяющейся и представляет собой 6 труб, делающих чуть менее 2 оборотов — один оборот в вертикальной части и один — в конической. Сечение труб выглядит практически неизменным по всей их длине. Отчётливо видна характерная спиральная форма профиля, соответствующая яйцевидной трубе Шаубергера. Как уже отмечалось, верхние части труб впаяны в плоское кольцо и срезаны заподлицо с ним в одной плоскости. Очевидно, это кольцо достаточно точно входит в цилиндрическую часть крышки, оставляя лишь минимальный зазор до её внутренней стенки и, по всей видимости, эффективно разграничивает область у входа в ротор и остальное пространство внутри крышки вокруг основной части ротора.

Обращает на себя внимание верхняя часть оси ротора, выступающая над гайкой (или такую форму имеет сама гайка?). Она имеет коническое углубление, в центре которого видно небольшое отверстие, уходящее вглубь оси.

Нижние концы труб размещены на уровне неснятой широкой цилиндрической проставки корпуса и не просматриваются, в частности, нельзя даже точно сказать, есть ли там форсунки (пара неясных признаков указывает на то, что скорее всего всё-таки есть). Также не видно никаких намёков на то, что внутренняя поверхность этой кольцевой проставки имеет рифление или какие-либо выступы.

Крышка

Крышка состоит из трёх частей — верхней конической «шапочки», цилиндрической части и нижней конической «юбки», прикрывающей коническую часть ротора. В свою очередь, цилиндрическая часть состоит из неразъёмно соединённого с конусной «юбкой» большого цилиндра, высота которого примерно равна высоте вертикальной части ротора, и крепящейся к нему съёмной цилиндрической проставки, размещённой, по всей видимости, выше входов труб ротора, т.е. выше его верхней плоскости.

Подающий патрубок минует воронку с трёхходовым газовым краном, вероятно служившую для «заправки» генератора водой, и вертикально подходит к верхнему конусу крышки.

Внутри крышки напротив верхнего торца ротора виден диск значительной толщины с прорезанными в нём 7-ю спирально уходящими вглубь отверстиями. Именно так — шести трубам соответствуют 7 отверстий внутри крышки! С большой долей уверенности можно предположить, что этот диск был неподвижно закреплён в цилиндрической проставке в верхней части крышки (а может быть, это и как раз и есть эта проставка). Очевидно, назначением его было распределение потока, поступающего по центру крышки из подающего патрубка, к периферии верхней части ротора — точно напротив входов труб, — а также предварительная закрутка этого потока, то есть этого своего рода дефлектор, разделяющий и направляющий поступающий поток. По центру этой детали видно отверстие, уходящее внутрь крышки к подающему патрубку и по диаметру примерно равное отверстию в центре оси ротора.

 

Схема сопряжения ротора и дефлектора.

А теперь начинается самое интересное. Логично предположить, что верхняя плоскость ротора со входами 6 труб должна достаточно плотно сопрягаться, а возможно и просто скользить по нижней плоскости диска-дефлектора с 7 спиральными отверстиями. Однако из фотографии с большой вероятностью следует, что между ними было существенное расстояние, в результате чего образовывалась единая полость достаточно заметного объёма.

Почему я пришёл к такому выводу? Из-за выступа с внутренним конусом на верхнем торце оси ротора. Посмотрим на нижнюю поверхность дефлектора. Там отчётливо видно круговой выступ, примерно (с учётом перспективы фото), соответствующий небольшому круговому углублению в середине верхнего диска ротора — от гайки и до внутренних стенок труб. Сама гайка утоплена заподлицо с верхней плоскостью ротора, а углубление вокруг неё можно расценивать как технологическое, необходимое для торцевой головки при затяжке гайки. Но вот углубления в дефлекторе под сильно выступающие вверх края торца оси — не видно совершенно! А ведь если плоскости сопрягались, оно просто обязано быть! Значит, по всей видимости, в сборе этот узел был таким, как показано на рисунке справа — с большим зазором между плоскостями дефлектора и ротора. А это, кстати, может значить, что число отверстий в диске (7) не имеет никакого «магического» смысла — просто при нужном диаметре и угле наклона канала столько их поместилось по длине окружности. Был бы диаметр каналов меньше — их было бы 8, был бы больше — 6…

Конечно, можно придумать варианты, при которых удалось бы сблизить плоскости ротора и дефлектора, и их не так много — всего 3, но все они при внимательном рассмотрении должны быть отброшены.

  1. Конусная часть утапливается в гайку — но никаких намёков на это нет. Более того, вполне может быть, что наконечник оси с коническим углублением и гайка являются одной деталью.
  2. В дефлекторе утапливается часть, соответствующая выступающему конусу — но никаких следов, указывающих на это, также не видно.
  3. Сам ротор может двигаться вдоль оси и в процессе работы поднимается по ней до дефлектора. Единственный вариант, который нельзя отмести, глядя на чёрно-белое фото. Однако в варианте, хранящемся в PKS, и такая возможность абсолютна исключена — там вообще нет ровной верхней поверхности ротора!

Экспонат из PKS

Я постарался «вытянуть» максимум информации из «электроварианта», однако единственная чёрно-белая фотография, даже сделанная с удачного ракурса и относительно хорошего качества, не может дать исчерпывающей информации о «домашнем генераторе» — и прежде всего ничего нельзя сказать о нижних оконечностях труб ротора и нижнем резервуаре.

К счастью, эти чёрно-белые фотографии не являются единственным свидетельством о «домашнем генераторе». Более того, экземпляр этого генератора вместе с частью архивов Шаубергера хранится в PKS (школе Пифагора-Кеплера), расположенной в австрийском городе Бад-Ишле. Вероятно, это один из поздних «инвесторских» экземпляров, по крайней мере на снимках никаких следов активной работы на его деталях и внутренней окраске не заметно. Не заметно также каких-либо следов установки и демонтажа электрооборудования.

 

 

 

 

 

Экземпляр домашнего генератора Шаубергера из PKS (с сайта Евгения Арсентьева).

К сожалению, на этих фотографиях также не видно, что находится в нижней части установки (устройство резервуара), как именно устроены форсунки, и что скрывается в глубине крышки. Остальные детали конструкции видны достаточно хорошо.

Диаметр резервуара составляет немногим более 50 см (это легко определить, поскольку рядом лежит конторский скоросшиватель, стандартная высота которого обычно около 33 см), что соответствует и размерам агрегата на фотографии с Шаубергером. Отсюда несложно вычислить и остальные размеры, — в частности, диаметр патрубка, идущего из нижней части резервуара к верхней крышке, составляет 5 см (2″).

Итак, проанализируем теперь конструкцию «домашнего генератора» на основании фотографий из PKS, изредка обращаясь и к чёрно-белой фотографии с Шаубергером. Как и в варианте с электрооборудованием, устройство состоит из трёх основных частей — корпуса с нижним резервуаром, находящегося над ним ротора и верхней крышки с патрубком, накрывающей ротор. При этом крышка устанавливается на резервуар герметично (судя по особенностям крепления на фотографиях — герметично не только для воды, но и для вакуума). Патрубок, подающий воду из резервуара в крышку, при сборке установки также может соединяться абсолютно герметично.

Резервуар

Нижний резервуар по-прежнему представляет собой наиболее непонятную часть «домашнего генератора» — по той простой причине, что неизвестно его внутреннее устройство. Однако скорее всего там нет ничего особенного, за исключением оси ротора, проходящей сквозь него вниз к шкиву для привода мотора-генератора. Возможно, эта ось вообще изолирована от внутреннего объёма резервуара для предотвращения ненужного контакта с водой (например, ось пропущена через герметично вваренную в середину резервуара трубу). Кроме того, нельзя исключить наличие внутри этого резервуара специальных перегородок или выступов-направляющих на его внутренней поверхности, предназначенных для организации нужной траектории движения рабочего вещества.

Тем не менее, здесь видно, как отработавшая вода из ротора попадала в резервуар, и на основании этого можно сделать несколько важных выводов.

Судя по форме и расположению отверстий в диафрагме, являющейся верхней крышкой резервуара и отделяющей его от ротора, сливавшаяся туда из ротора отработанная вода уже не имела сколь-либо существенной кинетической энергии, и в резервуаре заметная закрутка воды отсутствовала, если только на проходящей сквозь него оси ротора не были установлены какие-либо специальные крыльчатки или завихрители, но это маловероятно. В пользу гипотезы об относительно спокойной жидкости в резервуаре также говорит не тангенциальное, а нормальное (перпендикулярное) расположение входа нижней части патрубка, через который вода подавалась вверх на ротор. А если вода в резервуаре была малоподвижна, то и нет необходимости в каких-либо внутренних направляющих потока.

В нижней части резервуара под углом в 45° так же установлен сливной вентиль, а над ним — нечто, похожее на воздушный клапан грушевидной формы с защитным перфорированным шариком. Вентиль, отделяющий клапан от резервуара, однозначно указывает на то, что это не является предохранительным клапаном (глупо делать отключаемый предохранитель!), а служит для забора или выпуска воздуха, причём наиболее вероятно, что именно этот вентиль позволял управлять мощностью генератора за счёт частичного перекрытия воздушного потока. Скорее всего, там вообще нет никакого клапана, а это просто крышка на воздушном канале, разбивающая воздушный поток (для предотвращения сквозняка) и предохраняющая канал от попадания мусора.

Наконец, снаружи на резервуаре приварены две металлические планки, на которых крепилось электрическое оборудование мотора-генератора (очевидно, реле и пр.), и «заслонка» на петле, предназначенная для крепления самого электромотора-генератора с возможностью регулировки натяжения приводного ремня — это хорошо видно на чёрно-белой фотографии. Ни на одной фотографии нет никаких намёков на то, что за этой «заслонкой» скрывается какое-нибудь отверстие, ведущее внутрь корпуса резервуара.

И последнее замечание. В отличии от крышки, имеющей целых 4 разъёмных стыка и тем самым обеспечивающей относительно простой доступ к любой части ротора, нижний резервуар выглядит абсолютно неразъёмным. Это является ещё одним косвенным доказательством того, что внутри него нет ничего, что могло бы потребовать ремонта, регулировки или технического обслуживания — то есть никаких механизмов, подвижных лопастей, клапанов и т.п.

Ротор

Ротор, безусловно, является важнейшей частью установки. На фотографиях его устройство видно очень хорошо. Он состоит из прочной оси, вокруг которой спиралью в 2 оборота обвиты 6 медных труб специального профиля и переменного сечения.

Скорость вращения

Прежде всего попытаемся определить рабочую скорость вращения ротора, поскольку от этого зависит очень многое в его конструкции. В разных источниках называются цифры от 10-15 тысяч об/мин, хотя это кажется мне маловероятным из-за трудностей балансировки и слишком высоких требований к качеству изготовления и прочности, до 1-2 тысяч об/мин, что тоже весьма немало.

Попробуем определить скорость вращения ротора самостоятельно. Посмотрим на фото «электроварианта» с Шаубергером. Там установлен стартовый электромотор или мотор-генератор. Как известно, уже более века большинство электромоторов, да и генераторы рассчитаны на оптимальную скорость вращения в диапазоне от 2 до 3 тысяч об/мин, соответствующую или близкую к скорости вращения коленвалов большинства бензиновых и дизельных двигателей в наиболее эффективном режиме. Вращение с вала электромотора передаётся ременной передачей на вал установки, являющийся осью ротора. Ракурс фото позволяет оценить передаточное соотношение шкивов мотора и ротора примерно 2:1, то есть вал электромотора вращается вдвое медленнее вала ротора. Отсюда можно предположить расчётную скорость вращения ротора в диапазоне от 4 до 6 тысяч об/мин, что соответствует 70..100 об/сек. Такая скорость требует весьма тщательной балансировки ротора, причём не только статической, но и динамической, однако вполне обычна для середины XX века, соответствуя максимально допустимой скорости вращения большинства двигателей внутреннего сгорания той поры (да и современных тоже).

Трубы ротора

Трубы ротора имеют широкое сечения у входа в верхней части и значительно сужаются к форсункам. Сначала трубы идут вертикально вниз (как бы прижимаясь к оси, не только за счёт уменьшения сечения, но и за счёт уменьшения диаметра остова ротора в этой части), а внизу ротора расходятся от оси по конусу, придающему жёсткость всей расходящейся спирали.

Бросается в глаза, что профиль труб ротора соответствует геликоидальной спиральной трубе, запатентованной Шаубергером примерно в то же время. Узкие внешние концы труб снабжены специальными форсунками. Они зафиксированы сразу тремя креплениями для каждой трубы, что свидетельствует о весьма высокой, но не запредельной скорости вращения ротора. Замечу, что в рассмотренном выше «электроварианте» крепление труб ротора выглядит более слабым.

Тем не менее, фотографии не показывают, что сечение труб плавно изменяется от входа к выходу. Скорее, создаётся впечатление, что в вертикальной части ротора использована более широкая труба, а расширяющейся юбке — более узкая. Эти два участка более-менее плавно сращены в районе перегиба — на «талии» ротора. Скорее всего, так оно и есть, поскольку изготовить длинную прочную трубу с плавным уменьшением сечения даже из такого материала, как медь — весьма нетривиальная и потому долгая и дорогостоящая техническая проблема. Тем более, что, как показал анализ, слишком плавное изменение сечения и не нужно — достаточно правильного сочетания объёмов широкой и узкой частей.

Ещё одно важное замечание. О.Сабодаш в своей статье доказал, что трубы ротора были составными, и стык находится как раз на «талии» ротора. Технологический ли это стык или в этом месте внутри трубы установлено какое-то дополнительное устройство (турбинка, клапан, жиклёр) — остаётся открытым вопросом.

Форсунки

 

Разобранная форсунка. Фото с форума Matri-X.

Несколько позже мне попалась приведённая слева фотография ротора с разобранной форсункой. Из неё следует, что внутри форсунки установлено нечто вроде конической «турбинки» (на первый взгляд кажется, что у неё загнут «хвостик» дальнего от нас конуса, но это лишь отверстие в корпусе генератора, в результате неудачного ракурса оказавшееся возле острия этого конуса). После внимательного изучения фотографии и анализа всех возможных вариантов, я пришёл к однозначному выводу, что эта «турбинка», которую правильнее было бы назвать сердечником форсунки, была неподвижно зажата между внутренней поверхностью форсунки и торцом разгонной трубы ротора. В чём назначение этого сердечника, закрутка «лопастей» которого совпадает с закруткой трубы? Придать дополнительное вращение выбрасываемой струе? Нет, оно заключается совсем в другом — сформировать на выходе форсунки максимально «уплотнённую» в гидродинамическом смысле струю, то есть в идеале — ламинарную струю с максимальной скоростью истечения, по возможности переведя максимум всей энергии потока в поступательную кинетическую форму. А «лопасти» являются неподвижными направляющими в канале потока.

За счёт чего это достигается, показано на рисунке справа. На фотографии отчётливо видно, что «лопасти» этой турбинки немного (порядка миллиметра или даже меньше) высупают над поверхностью большого конуса, обращённого к выходному отверстию форсунки. При плотной установке в корпус форсунки это обеспечивает узкий зазор между внутренним конусом корпуса форсунки и большим конусом сердечника. В этой щели ничто не способствует увеличению вращения струи и всё направлено на увеличение её линейной скорости по направлению к соплу форсунки.

Почему Шаубергер поставил направляющие сердечника спирально, а не вдоль оси? Он был убеждён, что именно спиральное движение облегчит перемещение потока в сужающемся просвете форсунки, при этом по мере сужения вращательная составляющая будет немного уменьшаться, а поступательная — стремительно нарастать. Однако он не преследовал цель непременно получить на выходе вращающуюся струю, иначе спиральные направляющие были бы сделаны до самого конца конуса. В результате поток как бы «ввинчивается» по спирали с возрастающим шагом в сужающийся конус форсунки, одновременно во много раз ускоряясь поступательно — пропорционально уменьшению проходного сечения.

Подводя итог устройству форсунки, я должен сказать, что, на мой взгляд, наличие «турбинки» может лишь несколько повысить эффективность работы установки, но не является принципиально важным для её функционирования. А вот неправильно сконструированная «турбинка», оказывающая слишком большое сопротивление потоку или излишне закручивающая его, может снизить эффективнсть работы и даже привести к полной неработоспособности устройства.

Впрочем, есть и совсем другое мнение о функции «турбинки». Правда, на мой взгляд, активное движение весьма изящной «турбинки» из мягкого материала, да ещё и в зоне гидроудара, приведёт её в негодность в первые же минуты работы — сомнёт и расклепает. Если же предположить, что она сделана из твёрдого материала (скажем, из нержавеющей стали), а жёлтый цвет объясняется дополнительным покрытием, то та же незавидная участь ждёт корпус форсунки и торец трубы, — на фото очевидно, что они изготовлены из меди или латуни.

Верх ротора и входы труб

Теперь необходимо обратить внимание на пару важных моментов в верхней части ротора. Во-первых, кольцо на уровне входных отверстий труб, очевидно, довольно плотно (но без механического контакта) сопрягается с внутренней поверхностью цилиндра крышки. Оно не герметично, но достаточно эффективно отделяет полость у верхнего конца ротора, где расположены входы его труб, от остального объёма вокруг ротора. Это соответствует аналогичному кольцу в «электроварианте». Во-вторых, форма входных частей труб не оставляет сомнений, что все они забирают рабочее тело из единой общей полости, в которую, очевидно, открывается внешний подающий патрубок. А это совсем непохоже на плоскую верхнюю поверхность ротора в «электроварианте», но с учётом сделанных там выводов о большом зазоре между ротором и дефлектором может быть несущественным обстоятельством.

На торце оси ротора под гайкой хорошо видна канавка для шпонки. Однако нельзя точно сказать, что фиксирует эта шпонка — сам ротор или внутреннюю обойму верхнего подшипника? В центре оси заметно углубление цилиндрической формы (судя по блику на его внутренней поверхности). Возможно, это сквозное отверстие по всей длине оси. Размер гайки я оцениваю порядка 6 см, внешний диаметр оси — 4 см, диаметр отверстия в оси — 1 см, диаметр ротора у входов труб (по уплотнительному кольцу) — около 20 см, сечение труб ротора на входе примерно 5х3 см (~12 см2), возле форсунок — 1.5-2 см (~3 см2), диаметр форсунок определяется очень плохо, но скорее всего составляет 3-6 мм, я склоняюсь к значению около 5 мм. Следует обратить внимание на тот факт, что суммарное входное сечение труб ротора в разы больше внутреннего сечения подающего патрубка, которое вряд ли превышает 20 см2. Зато суммарное сечение труб ротора возле форсунок (не путать с сечением сопла самих форсунок!), как и на всей конической части ротора, примерно равно сечению этого патрубка.

И, наконец, нельзя пройти мимо конструкторской нелепости, заключающейся в том, что судя по фотографиям, стальной торец оси и гайка на нём изготовлены из обычной стали и не имеют какого-либо покрытия, однако находятся вместе с водозаборами труб на верхнем торце ротора, а потому неизбежно должны подвергаться интенсивному воздействию воды. Следы наличия каких-либо уплотнений между водозаборами труб и гайкой оси не просматриваются, зато под гайкой заметно круглое углубление в роторе, в котором вполне может размещаться верхний подшипник ротора (с учётом высокой скорости вращения и необходимости как можно более плотного, но безконтактного сопряжения верхнего кольца ротора с внутренней частью цилиндра крышки, оптимальное расположение верхнего подшипника — именно здесь). Правда, поскольку вращение передавалось на маховик под резервуаром, гораздо более вероятно то, что ось вращалась вместе с ротором, а не была неподвижной, и потому подшипник располагался ниже, а круглое углубление под гайкой могло быть сделано по каким-то другим причинам. Но в любом случае, гайка и торец оси выглядят абсолютно незащищёнными от воды!

Центробежная сила, безусловно, может отвести от гайки на периферию основной поток, но она не отведёт полностью туман из водяных брызг и водяные пары, которые неизбежно заполнят весь объём полости у верхней части ротора. А если под гайкой находится подшипник, то вода ему тем более противопоказана! Самый простейший вариант решения проблемы — закрыть гайку герметичной крышкой-колпачком, закреплённой на роторе, благо места между нею и входами труб вполне хватает, а площадка там достаточно ровная. Но никакого намёка на такой колпачок или каких-либо признаков его крепления ни на одном из фото нет. Возникает вопрос: или Шаубергер, невзирая на многие десятилетия опыта работы с водяными машинами и роторами, допустил грубую конструкторскую ошибку, или это сделано специально, но тогда зачем? Впрочем, может быть, защитный колпачок гайки помещался как раз в то самое кольцевое углубление вокруг неё — без какой-либо фиксации винтами?

Крышка

Крышка с подающим патрубком выглядит наиболее бесхитростной частью конструкции. Однако и здесь не всё так просто. В её нижней части размещено зубчатое кольцо, призванное оптимально воспринять выпрыскиваемые из форсунок струи с целью максимально эффективной раскрутки ротора. Кстати, на чёрно-белой фотографии, как и на цветной фотографии справа, крышка демонтирована по другому стыку, и зубчатое кольцо оставлено на резервуаре.

Собственно крышка состоит из конической и цилиндрической частей, соответствующих нижней расширяющейся и верхней компактной частям ротора, а также верхней цилиндрической проставки на уровне верхнего конца ротора с заборными отверстиями труб. К этой проставке сверху крепится ещё одна коническая часть, к которой подходит подающий патрубок.

На фото справа показан разобранный аналогичный экземпляр генератора (возможно, это тот же самый экземпляр из PKS, на который к выставке установили электрооборудование, а корпус разобрали). Там хорошо видно, что напротив выхода подающего патрубка под верхним конусом крышки установлен простой металлический конус, распределяющий поступающий из патрубка поток к периферийным спиральным каналам дефлектора. К сожалению, что именно скрывается в самой цилиндрической проставке, здесь также не видно.

 

Дефлектор и шкив. Фото с форума Matrix.

Что находится внутри крышки, показывает ещё одна фотография из PKS (кстати, там же видно и непонятное удлинение оси под шкивами — пожалуй единственная фотография из PKS, где это видно). Там имеется диск из светлого металла (может быть, это алюминий, а может — посеребрёная или амальгамированная медь либо латунь), в котором под большим наклоном просверлены крупные отверстия. К сожалению, на фото их видно очень плохо, но их наличие несомненно. Это такой же дефлектор, что и в варианте с электрооборудованием, направляющий поступающий из подающего патрубка поток к периферии ротора — непосредственно ко входным отверстиям труб. Однако в отличии от того варианта, по этому фото можно предположить наличие кольцевой проточки под выступающие концы входов труб ротора, ненужной в случае, если эти входы срезаны заподлицо с верхней плоскостью ротора. Тем не менее, такая проточка всё равно образует единую полость, в которой находятся все входы труб ротора.

Судя по всему, хорошо заметные на предыдущих фотографиях болты в середине высоты верхней цилиндрической проставки как раз и крепят этот дефлектор. А вот одинокий винт посреди цилиндрической части крышки, как и аналогичный винт на резервуаре, скорее всего, являются винтами заземления.

К крышке подходит подающий патрубок, в верхней точке которого находится трёхходовой кран и воронка. Похоже, что их назначение только одно — начальная заправка системы водой, заливаемой в эту воронку. Затем кран устанавливается в положение, обеспечивающее проход воды по патрубку из нижнего резервуара к верхней части ротора и изолирующее его внутреннее пространство от атмосферы. Здесь и далее (кроме особо оговорённых случаев) я исхожу из того, что это стандартный трёхходовой кран, хотя теоретически нельзя исключать, что он был «доработан» Шаубергером, например, в нём было сделано дополнительное отверстие, в которое мог быть вставлен клапан.

Хочу обратить внимание на следующий момент: трёхходовой кран установлен не на повороте патрубка, а на прямом участке, хотя установка этого крана на повороте позволила бы немного упростить изготовление и сократить число сварных соединений. Очевидно, это сделано не спроста, а потому, что внутреннее устройство такого крана в принципе не обеспечит плавного поворота потока, как это происходит в закруглённом патрубке, а на прямом участке возмущения и торможение потока, вносимые краном, будут минимальными. Кроме того, замечу, что хотя на роторе установлены трубки специального профиля, для подающего патрубка использована самая обычная круглая труба — а это ещё одно доказательство того, что главный процесс происходит в роторе, а патрубок играет лишь вспомогательную роль.

Как это могло работать?

Попробуем представить хотя бы в самых общих чертах, как это могло работать. Прежде всего хочу подчеркнуть, что интенсивное вращательное движение жидкости, скорее всего, имело место только в роторе. В резервуаре его предотвратят форма и расположение сливных отверстий в пластине под ротором, в патрубке поток воды поднимался с относительно небольшой скоростью, а стандартная круглая форма трубы не предполагает какого-либо специального закручивания потока. Следует особо подчеркнуть, что хотя некоторые гипотезы о работе «домашнего генератора» допускают, что по этому патрубку мог периодически поступать и воздух, с водой он мог чередоваться только чётко выраженными порциями, — то вода, то воздух, — поскольку большой диаметр трубы исключает вариант равномерного потока воды с пузырями воздуха (типа эрлифта) из-за неизбежной сепарации по плотности. На входе в ротор поток также не имел слишком большой скорости, в противном случае для повышения закрутки без лишних затрат подающий патрубок к верхнему концу ротора логично было бы вводить не вертикально сверху, а тангенциально сбоку. Тем не менее, на чёрно-белом снимке видно, что в установленном внутри крышки после подающего патрубка дефлекторе отверстия выполнены под спиральным наклоном, поэтому они не только распределяют, но и придают тангенциальную составляющую скорости поступающего потока.

Система открытая или закрытая?

Настала пора проанализировать, как могли перемещаться вода и воздух при работе домашнего генератора, и прежде всего выяснить, была ли эта система закрытой или открытой. Под открытой системой я в данном случае имею в виду установку, которая забирала бы какое-либо из рабочих веществ (воду или воздух) из окружающей среды, пропускала его через себя и снова возвращала «отработанное» рабочее вещество наружу — так, как использовал воздух репульсин. В закрытой системе, соответственно, всё происходит внутри корпуса, обмен веществом с внешней средой в принципе не нужен и возможен лишь во вспомогательных целях (скажем, для выравнивания давления).

Очевидно, что в данном случае веществом, забираемым из внешней среды и возвращаемым в неё, может быть только воздух. Вода, за исключением потерь на испарение, циркулирует внутри установки по замкнутому кругу, в противном случае необходимы магистрали для подачи и слива воды, а заливная воронка явно указывает на разовый характер «заправки» установки жидкостью.

Открытая система предполагает забор рабочего вещества из внешней среды и возврат его обратно. В биологии довольно часто встречается использование для этого одного и того же отверстия — например, нос попеременно используется для вдоха и выдоха. Однако при возрастании частоты процесса такой подход становится всё менее оправданным, поскольку время каждого такта должно быть достаточно большим, чтобы вещество успело переместиться хотя бы на минимально необходимое расстояние. Если же процесс протекает непрерывно, то такое решение невозможно в принципе — забор и выпуск рабочего вещества обязательно придётся разносить в разные места.

Попробуем проанализировать конструкцию генератора в поиске потенциальных мест забора и выпуска воздуха. Их всего три, и одним из них вне всякого сомнения является «перфорированный шарик» в верхней части резервуара. Второе место — сливной кран внизу резервуара — не годится, так как во избежание вытекания всей воды в процессе работы безусловно должен быть закрыт. Третье место — это трёхходовой кран с заливной воронкой в верхней части установки. Теоретически можно найти его положение, когда в подающем патрубке одновременно возможно и поступление атмосферного воздуха из заливной воронки, и прохождение потока воды по патрубку. Однако при этом получается регулирование сразу двух потоков — воды и воздуха, — что уже не удобно. Но главное не это, а неизбежное соединение внутреннего пространства подающего патрубка с атмосферой, что сразу ведёт к принципиальной невозможности длительной работы установки. Ведь в случае, если подача воды осуществляется всасыванием, атмосферное давление уничтожит разрежение в патрубке, и подача воды прекратится. Если же предположить, что подача осуществляется под давлением, то любое превышение минимально необходимого давления приведёт к необратимым потерям воды из системы в результате её выплёскивания наружу через заливную воронку. Таким образом, трёхходовой кран во время работы должен надёжно отделять полость подающего патрубка от атмосферы, и обмен воздухом с атмосферой через него исключается (конечно, если он не был специально доработан Шаубергером с добавлением какого-нибудь клапана).

В результате проведённого анализа приходим к выводу, что во время работы внутреннее пространство домашнего генератора может сообщаться с внешней средой только в одном месте — через «перфорированный шарик» на резервуаре.

Работа домашнего генератора как закрытой системы

Предположим, что генератор Шаубергера может работать как закрытая система, без существенного обмена веществом и энергией с окружающей средой (по крайней мере в формах, признаваемых традиционной наукой), за исключением отбора мощности с вала ротора.

Запуск и работа генератора как закрытой системы

В таком случае при запуске установки сначала ротор раскручивается внешним двигателем. Под действием центробежного ускорения, а главное — вследствии эффекта Бернулли, — воздух покидает трубки ротора и там образуется разрежение, которое распространяется на подающий патрубок. В результате вода из резервуара начинает всасываться в этот патрубок и подаётся к верхнему концу ротора. Далее она проходит по трубкам ротора, ускоряется и с усилием выпрыскивается из форсунок, начиная ускорять ротор. Установка выходит на режим самообеспечения и в дальнейшем начинает работать в режиме генерации энергии.

Вода двигается через подающий патрубок и трубы ротора непрерывным потоком.

Получение энергии в закрытой системе

Замечательно, но, рассматривая центробежный двигатель, мы выяснили, что в подобных механических системах на разгон рабочего тела тратится энергия вращения ротора, и потому никакой сверхъединичности в них нет, а значит, установка будет неработоспособной. Это так, но и трубы на роторе не обычной формы, а имеют специальный профиль, для которого профессор Поппель экспериментально показал возможность достижения практически нулевого гидродинамического сопротивления. Экстраполируя его графики, можно вывести их в область отрицательного гидродинамического сопротивления, то есть не торможения, а самопроизвольного разгона воды в трубе при определённых скоростях — вот и источник энергии для раскрутки ротора! Тем более, если скептик Поппель ничего подобного прямо не утверждал (согласитесь, что разница между отсутствием потерь и получением дополнительного разгона — принципиальная), то Шаубергер неоднократно и прямо говорил о подобном эффекте.

Правда, здесь есть одно «но». Тот же Шаубергер подчёркивал, что при этом процессе вода охлаждается, стремясь к температуре аномальной точки (+4°С). А это значит, что в той или иной форме расходуется внутренняя теплота воды. И если в проточной турбине это оправдано, то в замкнутой системе циркулирующая вода довольно быстро остынет до этой температуры, и что потом? Подогревать резервуар на костре?

Есть и технические возражения против такого варианта — зачем нужен «перфорированный шарик» и кран возле него? Если сам «шарик» ещё как-то можно оправдать необходимостью выравнивания внутреннего давления с атмосферным (хотя это совсем неочевидно), то кран возле него в этом случае абсолютно не нужен ни при каких условиях! И второе замечание. Если жидкость разогналась в трубе, зачем тормозить её узкой форсункой, ведь её скорость и так возросла, а эффект падения сопротивления в трубах Шаубергера более выражен как раз при больших скоростях потока?

Вдох-выдох

При рассмотрении «домашнего генератора» как закрытой системы возникло слишком много неувязок и нестыковок. Попробуем поискать, не удастся ли всё же представить его как открытую систему. Но поскольку пока была найдена только одна точка соединения внутреннего пространства с внешней средой, система должна работать в режиме «вдох-выдох». Возможно ли это?

Запуск и работа в режиме «дыхания»

Итак, ротор начинает раскручиваться, в его трубках и в подающем патрубке создаётся разрежение (удалённый из них воздух выйдет в резервуар и далее наружу через «перфорированный шарик»). Вода засасывается к верхней части ротора, поступает в его трубки, в расширяющейся части ротора под действием центробежных сил стремительно подаётся к форсункам, где затем происходит гидроудар (при таком центробежном отсосе воды у входа ротора создаётся сильное разрежение). Выпрыскиваемые из форсунок струи придают импульс вращению ротора и… мы получаем только что рассмотренный вариант закрытой системы? Если уровень воды в резервуаре остался выше входа патрубка — да!

Но если к этому моменту уровень воды опустится ниже верхнего края входа в патрубок, то работа пойдёт несколько по-другому. Через «перфорированный шарик» наружный воздух поступит внутрь резервуара, замещая всосанный в ротор и патрубок объём воды, — давление там будет лишь чуть ниже атмосферного, — и далее воздух под атмосферным давлением попадёт в подающий патрубок. Всасывание прекратится. Большая часть воды, которая успела попасть в патрубок и ротор, продолжит свой путь через форсунки, но патрубок уже будет заполняться воздухом. Это «вдох» машины, он может длиться много оборотов ротора.

Поскольку вода перестала уходить в подающий патрубок, но продолжает истекать из форсунок и попадать в резервуар, её уровень там начинает повышаться и перекрывает входное отверстие подающего патрубка. В патрубке начинает нарастать разрежение, но оно ещё не слишком велико. В начале этого этапа выход воды из форсунок будет больше, чем её засасывание в подающий патрубок, и уровень воды в резервуаре продолжит повышаться. Свободный объём в резервуаре сокращается, давление воздуха нарастает и «лишний» воздух через «перфорированный шарик» выходит из резервуара наружу. Это «выдох» генератора, и он также может быть достаточно длительным.

В конце концов вся вода из ротора будет выброшена через форсунки, и туда попадёт большая порция воздуха, поступившего в подающий патрубок на стадии «вдоха» через резервуар. Она пройдёт сквозь ротор, затем новая порция воды ударит в форсунки, и цикл повторится сначала… Таким образом, в течении рабочего цикла в трубах ротора и подающем патрубке попеременно происходят стадии разрежения, прохождения воды и прохождения воздуха.

Возможные источники энергии в режиме «дыхания»

Каковы вероятные источники энергии в этом режиме?

Во-первых, это может быть тот же саморазгон жидкости в трубах ротора за счёт внутренней теплоты. Однако в случае периодического поступления жидкости в ротор, очевидно, нельзя говорить о какой-то одной установившейся скорости — она всё время будет разная. А из опытов Поппеля следует, что такой эффект можно ожидать лишь в некоторых диапазонах скоростей, при других скоростях жидкость и в специальных трубах будет испытывать тормозящее сопротивление. Но из тех же опытов следует, что за исключением самых малых скоростей потока, трубы двойной спиральной конфигурации все равно имеют меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с трубами того же сечения, но традиционной круглой формы. Поэтому их применение в роторе оправдано и в этом случае.

Во-вторых, в роторе чередуется повышенное давление и сильное разрежение. Между тем известен эффект, при котором скорость стационарного истечения газа в вакуум может значительно превышать скорость звука в газовой среде при тех же условиях. Это объясняется тем, что в этом случае все выходящие в вакуум молекулы газа движутся в одном направлении, практически без взаимных столкновений и вносимой ими хаотической «тепловой» составляющей. То есть вся механическая составляющая тепловой энергии в данном случае преобразуется в механическую энергию потока газа — тепло переходит в движение, хотя по сути скорость молекул газа не меняется, и всё сводится к упорядочиванию хаотического теплового движения. Следует заметить, что как только вакуум становится неидеальным, этот эффект из-за появления столкновений с частицами среды стремительно уменьшается. Очевидно, нечто подобное имеет место и при истечении жидкости в вакуум.

Пытаясь остаться максимально близко от традиционной науки, придётся признать, что оба механизма предполагают использование внутренней теплоты рабочих веществ для получения кинетической энергии. Однако, в отличие от закрытой системы, теперь эта теплота может пополняться за счёт наружного воздуха, периодически попадающего внутрь и подогревающего воду при «дыхании» установки. Так что подвод внешней энергии налицо — это теплота окружающего воздуха. Но для получения полезной работы здесь действительно, как и говорил Шаубергер, будет использоваться «падение температуры вместо нагревания»!

Впрочем, я не могу исключить, что могут быть и другие механизмы получения энергии, не столь очевидные, как упомянутые выше.

Оценка степени разрежения

Какое разрежение необходимо для всасывания? Судя по фотографиям, высота подъёма воды по подающему патрубку составляет примерно 80 см. Для всасывания на такую высоту необходимо создать разрежение не менее 0.08..0.1 атм. Какое разрежение может быть создано у сопла форсунки? При диаметре ротора 40 см и скорости вращения 6000 об/мин (100 об/сек) линейная скорость сопла равна примерно 125 м/с. В соответствии с уравнением Бернулли для такой скорости на воздухе при нормальных условиях разрежение составит чуть более 10 кПа (0.1 атм). Этого как раз достаточно для начала подсоса воды. Интересно проследить зависимость разрежения от скорости ротора, показанную в таблице (применение этого расчёта не совсем корректно, но показывает общие тенденции).

Скорость вращения ротора, об/мин
3000
6000
9000
12000
15000
18000
Скорость вращения ротора, об/сек
50
100
150
200
250
300
Линейная скорость форсунки при D=40 см, м/сек
62.8
125.7
188.5
251.3
314.2
377.0
Разрежение у сопла форсунки, кПа
2.5
10
23
41
64
92

Справочно:

центростремительное ускорение у форсунок (R=20 см), м/с

20·103
79·103
178·103
316·103
493·103
710·103

На самом деле уже примерно при 16000 об/мин линейная скорость форсунки достигает скорости звука в нормальных атмосферных условиях (~330 м/с). При дальнейшем увеличении оборотов её скорость становится сверхзвуковой, и за ней образуется вакуум (разрежение 101 кПа), куда устремляются и воздух с боков форсунки, и вещество из сопла форсунки. При меньших скоростях разрежение за форсункой не столь высоко, но всё же весьма существенно. Увеличение диаметра ротора пропорционально снижает требования к числу оборотов.

Центростремительное ускорение в таблице указано не случайно. Я специально ещё раз обращаю внимание, что тангенциальная скорость форсунки относительно скорости вращения растёт лишь линейно, а определяемая этим ускорением центробежная сила возрастает в квадратичной зависимости от числа оборотов, и при скоростях порядка 20000 об/мин возникают разрывающие усилия, которые начинают приближаться к пределу прочности многих материалов. Достижение сверхзвуковых скоростей форсунок вполне реально, но требует особых подходов как к выбору конструкции и материалов ротора, так и к тщательности их расчёта и изготовления! При этом увеличение диаметра ротора позволяет улучшить соотношение «разрывающие усилия / скорость форсунки» за счёт снижения необходимого числа оборотов.

И ещё одно замечание. Если в момент запуска обеспечить заполнение труб ротора водой (скажем, через верхнюю воронку), то под действием центробежных сил эта вода сыграет роль поршня, «выгнав» из них воздух и создав необходимое разрежение у входа ротора гораздо быстрее и при намного меньших оборотах, нежели за счёт одного лишь воздушного эффекта Бернулли, рассмотренного выше.

Особенности «дышащего» варианта

Как бы там ни было, получилась очень необычная, но красивая и технически интересная трактовка работы «домашнего генератора». Управление мощностью в этом случае как раз осуществляется краном возле «перфорированного шарика» — чем свободнее «дыхание», тем большую мощность развивает генератор! При этом время «вдоха» и «выдоха» может быть достаточно большим и длиться много оборотов ротора.

И кстати, если воды будет слишком много, — так, чтобы при полностью заполненном роторе и подающем патрубке её уровень остался выше входа этого патрубка, установка работать не будет. Не будет она работать, и если воды окажется слишком мало. Таким образом, совершая внешне одни и те же действия по подготовке генератора к работе, в одном случае его можно успешно запустить, а в другом гарантированно получить нерабочую машину. Всё дело в небольшом изменении объёма воды, залитой в резервуар! Для непосвящённого наблюдателя это совершенно неочевидно.

Вариант с полой осью

Виктор Шаубергер часто использовал полую ось для подачи различных веществ непосредственно в центр вращения. Например, такое решение использовалось в репульсине. Не мог ли он нечто подобное применить и в своём «домашнем генераторе»? Мог, а возможно, даже применил. Вспомним то самое отверстие в центре оси, на которое мы обратили внимание, рассматривая ротор установки. Сразу оговорюсь, что всё, что изложено ниже, верно только в том случае, если оно проходит по всей оси и открывается наружу в шкиве под резервуаром, предназначенном для привода генератора. Полной уверенности у меня в этом нет, но такой вариант представляется мне вполне вероятным.

Для облегчения конструкции это отверстие практически бесполезно — слишком мал его диаметр. Как технологическое углубление его тоже вряд ли можно рассматривать — видно, что оно достаточно глубокое. А в случае, если оно сквозное и проходит по всей немаленькой длине оси, изготовить его не так уж просто с чисто технологической точки зрения, и для этого отверстия должны быть очень веские причины. Я вижу только одну такую причину — это подача наружного воздуха, необходимая для работы установки. В этом случае точки забора и выпуска воздуха разнесены: забор происходит через ось от шкива, размещённого под нижним резервуаром, а выпуск — через «перфорированный шарик».

Посмотрим, как может работать такая система. Но для этого придётся добавить в конструкцию одну деталь, отсутствующую на фотографиях — клапан, открывающий подачу воздуха из центрального отверстия оси внутрь установки при достижении нужной степени разрежения у верхнего конца ротора в районе входов труб. При некоторой изобретательности и определённом сочетании рабочих параметров такой клапан можно заставить работать даже без пружины — под действием собственного веса. А кольцевое углубление вокруг гайки на торце оси как раз и может быть следом от этого клапана.

Впрочем, возможно, что клапан на оси как раз был, и он довольно хорошо виден на фотографии с Шаубергером. Только размещался он не у верхнего внутреннего конца оси, как показано на рисунке слева, а на её внешнем нижнем конце — это тот самый загадочный «наконечник» под приводным шкивом! Возможная конструкция такого клапана, также работающего без всяких пружин лишь под действием своего веса, показана справа. Прикреплённая к запирающему шарику или конусу полая трубка-шток предназначена для возможности регулирования веса клапана, а значит, и его запирающего усилия. При этом большая длина штока гарантирует отсутствие существенных перекосов, которые могли бы привести к его заклиниванию. Отсюда вытекает большая высота «набалдашника» внизу оси при его относительно небольшом диаметре. Кстати, именно такое «внешнее» расположение клапана позволяет обслуживать и регулировать его без разборки основного корпуса.

Запуск и работа при использовании полой оси

Начало работы ничем не отличается от остальных вариантов — при раскручивании ротора внешним приводом в его трубах создаётся разрежение, распространяющееся на подающий патрубок и обеспечивающее подачу воды к верхнему концу ротора. Клапан на канале центральной оси при этом остаётся закрытым — разрежение не слишком велико.

Порция воды попадает в трубы и начинает заполнять их с верхней части, имеющей большое сечение на входе и далее несколько сужающейся за счёт уменьшения сечения. Заполнение этой части труб происходит достаточно медленно, и если учитывать тот факт, что уже на радиусе 5 см при 6000 об/мин (100 об/сек) центробежные силы превышают силу земного тяготения в 2000 раз, то это почти эквивалентно заполнению горизонтальной трубы, как если бы неподвижный ротор положить набок. И на чёрно-белых фотографиях, и на фотографиях из PKS отчётливо видно, что при таких условиях вода в роторе не пройдёт в расширяющуюся коническую часть, пока предварительно не заполнит полностью всю вертикальную часть труб ротора. Однако, дойдя до расширяющейся конической «юбки» ротора, вода под действием стремительно нарастающей центробежной силы с ускорением подаётся к форсункам. При этом вспомним, что суммарное сечение входов труб ротора в несколько раз превышает сечение подающего патрубка! В результате вода из подающего патрубка не успевает компенсировать центробежную откачку воды и, пока вода не достигла форсунок, разрежение у входа в ротор быстро нарастает из-за стремительного всасывания остатка воды из ранее заполненной вертикальной части труб. Клапан на центральном канале оси под действием растущего разрежения открывается, и воздух снаружи поступает в полость у заборных отверстий труб ротора.

Давление у входа в ротор возрастает почти до атмосферного, «отключая» подсос воды по подающему патрубку. Некоторое количество воды по инерции ещё проскочит в ротор, но его будет недостаточно для плотного заполнения труб ротора, поэтому под действием гравитации и центробежных сил она устремится к форсункам, а воздух останется ближе к входу ротора. Вода, достигшая форсунок, под действием гидроудара выпрыскивается из них. При этом скорость потока воды, ограниченная небольшим проходным диаметром форсунок, резко уменьшается и стабилизируется. Но если клапан будет продолжать оставаться открытым, то все остатки воды покинут ротор, после чего клапан должен закрыться и рабочий цикл повторится.

Кажется, что для работы по такому алгоритму конструкция клапана центрального канала оси (если он вообще существовал) должна обеспечивать его открытие при резком падении давления и закрытие после того, как вода покинет ротор. Эта задержка может быть реализована как за счёт инерционности клапана достаточно большой массы, так и с помощью специальной механики, обеспечивающей нужный алгоритм его работы. Очевидно, что «инерционный» вариант проще, но может работать лишь в довольно узком диапазоне скоростей. Возможно, именно необходимость размещения довольно громоздкого механизма и обусловила весьма немалые размеры наконечника на нижнем конце оси под приводным шкивом (если, конечно, там действительно размещался воздушный клапан).

Однако на самом деле клапан необязательно должен оставаться открытым до полного освобождения ротора. Он может закрыться и несколько раньше, при условии, что заполненный воздухом объём труб ротора достаточно велик. Тогда относительно небольшое увеличение этого объёма при выбрасывании остатков воды через форсунки не сможет существенно снизить давление у входа ротора и преждевременно вызвать интенсивный подсос воды из подающего патрубка даже при закрытом клапане — до тех пор, пока вода не покинет трубы ротора и разрежение в них не начнёт нарастать за счёт отсоса воздуха в соответствии с законом Бернулли, как и в начале рабочего цикла.

Возможные источники энергии при использовании полой оси

Возможные источники энергии здесь те же самые, что и в «дышащем» режиме, поскольку в сущности изменились лишь детали, а основной механизм остался прежним — периодическое прохождение по трубам ротора порций воды, подаваемых туда с помощью разрежения и прерываемых воздухом под давлением, близким к атмосферному, который заполняет область с высоким разрежением.

Особенности варианта с использованием полой оси

Вариант работы с использованием полой оси, конечно, с технической точки зрения не такой изящный, как рассмотренный выше «дышащий» вариант, — по сравнению с ним здесь дополнительно требуется механический клапан, параметры которого должны быть определены весьма точно для обеспечения необходимого режима работы. Зато он менее чувствителен к уровню в резервуаре — лишь бы вода всегда была выше входа подающего патрубка.

Управление мощностью, как и в предыдущем варианте, осуществляется вентилем возле «перфорированного шарика» — точно так же за счёт частичного перекрытия потока воздуха, проходящего через установку. Хотя полая ось остаётся открытой всегда, перекрытие выхода воздуха наружу приведёт к некоторому росту внутреннего давления, а это сначала затруднит, а в конечном счёте прекратит подсос наружного воздуха через этот канал.

И, наконец, если зафиксировать клапан на отверстии центральной оси в закрытом состоянии, то мы получаем ту самую конструкцию, для которой чуть ранее рассматривался «дышащий» вариант. Однако при прерывании потока не на входе подающего патрубка, а возле входа ротора, мы получаем гораздо менее инерционную систему, способную сделать больше рабочих циклов за единицу времени, а следовательно, развивать большую мощность при тех же самых прочих параметрах, включая скорость вращения ротора.

Вероятно, этой же причиной можно объяснить наличие центрального отверстия в дефлекторе крышки — воздух из оси подаётся непосредственно к выходу подающего патрубка и именно там рвётся поток. Разрыв потока в этом месте более эффективен, чем у входа в ротор, так как выше точки разрыва останется меньше воды, уже опускающейся из подающего патрубка. Единственное, что меня смущает во всём вышеописанном механизме — это относительно небольшой диаметр отверстия в оси, в результате чего его сечение в десятки раз меньше сечения подающего патрубка и суммарного сечения труб ротора. Зато его площадь близка к суммарной площади сечения отверстий форсунок, если верна моя оценка их диаметра. К тому же воздух, в отличии от воды, обладает неплохой сжимаемостью, и потому такого отверстия вполне хватит, чтобы убрать разрежение на входе в ротор.

Кстати, поскольку давление воздуха в оси ротора всегда (если клапан был установлен внутри) или очень часто (если клапан был на наружном конце) превышало давление в полости у входа ротора, то это автоматически предохраняло стальную ось и гайку на её торце от водяного тумана и пара (их просто сдувало потоком поступающего наружного воздуха), и потому специальная защита от воды не столь необходима — вот и возможный ответ на моё недоумение по поводу «конструкторской ошибки» Шаубергера.

Вариант с воронкой

Вариант с полой осью хорош, но уж больно часто при его рассмотрении звучало «если был центральный клапан». С другой стороны, я никак не мог понять, зачем Шаубергер разместил трёхходовой кран с заправочной воронкой в подающем патрубке? Ведь это заведомо вносит дополнительное сопротивление при подаче воды во время работы и усложняет изготовление установки, в то время как заправку вполне можно было реализовать и заливкой воды непосредственно в нижний резервуар? Да и форма воронки не самая удобная для заливки — конус-то слишком узкий и высокий!

А не производился ли забор воздуха через эту воронку, и не был ли именно там установлен клапан, выполнявший те самые функции, что и центральный клапан, рассмотренный в варианте с полой осью? Назначением трёхходового крана являлась лишь полная остановка машины при перекрытии потока подаваемой жидкости. В рабочем режиме этот кран был полностью открыт, то есть объединял все три своих входа, а контакт полости подающего патрубка с атмосферой контролировался клапаном в воронке.

Работа генератора в таком случае полностью идентична рассмотренному выше варианту с полой осью, за исключением того, что поток рвётся не у входа в ротор, а в самой верхней части гидравлической системы — у трёхходового крана, что позволяет легче и качественнее разделить поток на две порции — рабочую, успевшую пройти трёхходовой кран с клапаном, и следующую, пока не успевшую сделать это. Кстати, обратите внимание — трёхходовой кран с воронкой максимально смещены ко входу ротора, а не к внешней стороне установки, что было бы удобней для заправки генератора водой.

Вариант с гидравлическим воздушным клапаном

Помимо воронки, мне также не даёт покоя уплотнительное кольцо на верхнем конце ротора — уж больно оно узкое, причём это имеет место в обоих вариантах (и с электрооборудованием, и PKS). Если сделать его в несколько раз шире, то разделение полости у входа труб ротора и остального пространства вокруг ротора было бы гораздо лучше, но Шаубергер почему-то этого не сделал. Я долго думал над этим, и пришёл к выводу, что при условии обеспечения необходимой ширины зазора между дефлектором и входом ротора — не слишком большой и не слишком маленькой, — это кольцо — хорошая возможность организации у входа ротора атмосферного клапана, работающего по принципу гидравлического затвора без движущихся механических частей (конечно, не считая равномерно вращающегося ротора).

Запуск и работа с гидравлическим воздушным клапаном

Работа протекает в том же самом режиме, что и в случае полой оси. Отличия заключаются лишь в особенностях механизма прерывания потока и впуска воздуха в область у входа ротора.

Вода, попадающая ко входу ротора, проходит в его трубы, но под действием центробежных сил также отбрасывается и к периферии ротора, заполняя щель между неподвижным корпусом и вращающимся вместе с ротором уплотнительным кольцом. В то же время разрежение у входа ротора, обеспечивающее всасывание воды по подающему патрубку, не даёт воде интенсивно уходить вниз по стенке корпуса из зазора между ротором и дефлектором. Кстати, расположение заливной воронки наверху ближе к ротору может быть обусловлено именно тем, что перед началом работы для стартовой герметизации этого зазора необходимо смочить вход ротора, залив туда немного воды (потом вода будет поступать по подающему патрубку сама).

 

Схема работы автоматического гидравлического воздушного клапана с использованием уплотнительного кольца у входа в ротор. Слева этап накопления (малое разрежение, клапан «закрыт»), справа — всасывания (сильное разрежение, клапан «открыт»). Синими стрелками показаны действующие на жидкость центробежные силы, зелёными — воздействие разности давлений у входа ротора и в остальной части корпуса.

Когда этап накопления заканчивается, вода поступает в расширяющуюся часть ротора и начинает интенсивно всасываться в его трубы. А центробежные силы, двигающие её по трубам, обеспечивают у входа в ротор разрежение, близкое к абсолютному нулю. При этом, во-первых, толщина запирающего слоя воды уменьшается за счёт её всасывания в ротор и, соответственно, уменьшается сила, запирающая зазор. А во-вторых, существенно возрастает разность давлений у входа в ротор (стремится к вакууму) и в остальной части корпуса (остаётся близким к атмосферному). В результате гидрозатвор прорывается и воздух из-под колпака вокруг ротора поступает ко входам его труб, заодно загоняя в них и остатки воды — клапан открывается, и воздух через освободившийся зазор беспрепятственно поступает из-под колпака ко входу ротора.

Когда давление у входа ротора становится близким к атмосферному, разность давлений выравнивается, и поступающая из подающего патрубка вода вновь герметизирует щель между корпусом и уплотнительным кольцом ротора — клапан снова закрыт и область у входа ротора вновь изолирована от остального внутреннего пространства, после чего разрежение там начинает увеличиваться до необходимого для подсоса воды благодаря откачке воздуха из труб за счёт эффекта Бернулли.

Какова площадь сечения подобного клапана? Она определяется внутренним диаметром соответствующей части колпака и зазором между его внутренней поверхностью и уплотнительным кольцом. При диаметре 20 см длина окружности составит чуть менее 63 см. При ширине зазора в 0.5 мм площадь его просвета примерно 3.1 см2, при ширине 1 мм — чуть более 6 см2. Более широкие зазоры нецелесообразны из-за возможных больших утечек воды, но и эти площади представляются вполне достаточными — они в несколько раз превышают площадь гипотетического отверстия в центральной оси (при диаметре в 1 см его площадь чуть менее 0.8 см2).

Источники энергии при работе с гидравлическим воздушным клапаном

Как и в случае полой оси, возможные источники энергии здесь те же самые, что и в «дышащем» режиме.

Особенности работы с гидравлическим воздушным клапаном

Использование описанного механизма гидравлического воздушного клапана выглядит простым, однако требует обеспечения весьма малого зазора между уплотнительным кольцом и корпусом и достаточно точного согласования сразу нескольких параметров — расхода воды по подающему патрубку, скорости вращения ротора, зазора между уплотнительным кольцом и корпусом, расстояния от внешнего края входов труб ротора до внутренней поверхности корпуса, высоты зазора между ротором и дефлектором, особенностей процесса всасывания и других факторов. Тем не менее, идея привлекательна тем, что клапан открывается и закрывается самой жидкостью в автоматическом режиме.

Кстати, подача воздуха по центральной оси вполне возможна и в этом варианте — за счёт малой площади отверстия она не сильно повлияет на работу этого клапана, зато обеспечит подачу наружного (тёплого) воздуха непосредственно в зону разрежения. В варианте с электрообрудованием эта подача могла контролироваться как за счёт зазора между верхним краем оси и нижней плоскостью дефлектора, так и с помощью какого-либо регулятора, «спрятанного» в наконечнике под нижним шкивом (там вполне достаточно клапана, открывающегося при разрежении, превыщающем разрежение для подсоса воды на этапе накопления). В варианте PKS первый способ, похоже, отпадает.

Если не подавать воздух по центральной оси, то основная рабочая циркуляция воздуха будет происходить между зоной у входа в ротор и пространством вокруг ротора, обмен с воздухом в резервуаре, конечно, тоже будет, но гораздо менее интенсивный. Тем не менее, колебаний давления должно хватить, чтобы через «перфорированный шарик» происходил и воздухообмен с внешним пространством. Однако при подаче наружного воздуха через ось непосредственно ко входу ротора этот процесс будет идти гораздо более активно.

Общие замечания о режимах работы

Как мы выяснили выше, «домашний генератор» Виктора Шаубергера, в отличии от двигателя Клема, вряд ли можно рассматривать как закрытую систему. Да и сам Шаубергер практически во всех своих машинах предусматривал сквозной поток либо воды, либо воздуха. Все рассмотренные предполагаемые механизмы работы генератора, трактующие это устройство как открытую систему, в качестве источника энергии предполагают внутреннюю теплоту окружающего воздуха, то есть «домашний генератор» Шаубергера рассматривается как вечный двигатель второго рода (ещё раз оговорюсь, что эта трактовка может быть ошибочной). Тем не менее, именно такой подход, на мой взгляд, наилучшим образом согласуется со взглядами и утверждениями самого изобретателя.

Так это или нет, может решить лишь эксперимент. Главная трудность при эксперименте — необходимость достижения высоких скоростей вращения, а значит, тщательного изготовления и балансировки ротора.

Возможные причины неработоспособности варианта PKS

Почему не удалось запустить вариант из PKS? Возможно, причина в изменении профиля труб ротора — их объём в вертикальной части существенно увеличился по сравнению с ротором варианта с электрооборудованием и стал примерно равен объёму трубы на расширяющейся части ротора (для варианта с электрооборудованием благодаря практически неизменному сечению трубы я оцениваю это соотношение где-то в диапазоне от 1:2 до 1:3).

С «трубно-вихревой» точки зрения подобные изменения сечения труб должны быть полезными и повышать эффективность всасывания в роторе. Возможно, именно этим и руководствовался Шаубергер, внося их в конструкцию.

Но в результате при разрыве потока у выхода из подающего патрубка в случае варианта с электрооборудованием вся вода умещалась в расширяющейся части ротора, а в варианте PKS часть её оставалась в его вертикальной сужающейся части. И это существенным образом меняет прохождение по ротору воды и воздуха, нарушая их «правильные» пропорции и приводя к невозможности вывести установку на рабочий режим, поскольку поступающий воздух вынужден разгонять слишком большую порцию воды и двигатель, по сути, превращается в обычный центробежный.

Если верно предположение о гидравлическом воздушном клапане, формирующемся между внутренней поверхностью корпуса и уплотнительным кольцом, то выступающие части входов труб, проходя слишком близко к внутренней поверхности корпуса, могли разрушать запирающий слой воды и не обеспечивать нормальной работы этого «клапана». В варианте с электрооборудованием гладкая верхняя поверхность ротора не препятствовала образованию такого слоя.

Ещё один взгляд на «домашний генератор»

Тем, кто всерьёз заинтересовался «домашним генератором», настоятельно рекомендую ознакомиться с материалами на эту тему от О.Сабодаша. Он обратил внимание на ряд моментов, неочевидных или вообще пропущенных в материалах, доступных мне при написании данной страницы.

Современная попытка создания аналога домашнего генератора

(вместо приложения)

В заключение хочу проанализировать недавнюю попытку воссоздать шаубергеровский «домашний генератор» — довольно известную схему на основе «ступицы ВАЗа». Это конструкция Самоделкина (см. форумы Matri-X и Testatika). Сразу скажу, что я не знаком с автором этой попытки, а схемы и фотографии взяты с сайта Евгения Арсентьева. Насколько мне известно, эта установка в режим самоподдержки пока не вышла. Но в любом случае, её создатель заслуживает огромного уважения и благодарности — и за проявленный им инженерный подход, и за качество и тщательность изготовления, а главное — за то, что не стал скрывать созданную им конструкцию.

 

Эскиз установки по мотивам «домашнего генератора» Шаубергера. Видоизменённый вариант установки «со ступицей ВАЗа», реализация которого показана ниже.

Следует чётко понимать, что это не реплика «домашнего генератора» Шаубергера, то есть не попытка по возможности точно воспроизвести его, а совершенно самостоятельная разработка, созданная «по мотивам» установки Шаубергера. В ней принципиально изменено несколько важнейших узлов. Это очень хорошо видно на фотографиях.

 

 

 

 

 

Создание установки «по мотивам» домашнего генератора Шаубергера (с сайта Евгения Арсентьева). Для просмотра в крупном масштабе щёлкните по нужной фотографии.

Какие же здесь отличия от вариантов Шаубергера?

  1. Вместо двух или двух с половиной оборотов труб ротора у Шаубергера (из которых один или полтора оборота — в расширяющейся части ротора) здесь они делают всего полтора оборота, из которых на расширяющуся часть приходится лишь один оборот. Это уменьшает объём разгонной части ротора и, тем самым, снижает степень возможного разрежения.
  2. Вертикальная часть ротора здесь не имеет выраженной отрицательной конусности — на фото она практически цилиндрическая (хотя на чертежах такая конусность есть). У Шаубергера во всех вариантах вертикальная часть имеет заметный отрицательный уклон (сходящийся конус), и сделал он это специально.
  3. В форсунки встроен каплевидный спиральный сердечник, призванный закручивать выходящий из них поток. Однако у Шаубергера подобный сердечник-«турбинка» был принципиально иной формы и главной его функцией было не обеспечение закручивания потока, а максимальное его ускорение на выходе из форсунки с минимальными потерями на трение. Да и корпус шаубергеровской форсунки имеет совсем другую форму. Так что здесь мы имеем совсем другое гидродинамическое устройство, из которого, на мой взгляд, для формирования наиболее эффективной струи сердечник лучше вообще убрать, а также сократить цилиндрическую часть у сопла форсунки.
  4. Диаметр отверстия форсунки слишком мал (соотношение сечений форсунки и трубы не менее 1:100) и не обеспечит должной скорости потока в трубе, да и вокруг спирального сердечника, а потому выходящая струя будет закручена очень слабо — не из-за формы труб или сердечника форсунки, а из-за низкой скорости потока. Это может быть полезным, так как излишняя закрутка струи вызывает её бесполезное распыление в стороны. Но низкая скорость потока в трубах ротора снижает эффект от их специального профиля. В самом деле, при таком соотношении сечений скорость струи из форсунки, равная скорости звука, требует скорости потока в трубе всего лишь 3 м/с.
  1. Крепление труб ротора и форсунок выглядит более слабым в сравнении с шаубергеровским ротором из PKS, что в сочетании с меньшим диаметром ротора (около 30 см, у Шаубергера — примерно 40) предполагает существенно меньшую максимальную линейную скорость форсунок. С учётом меньшего диаметра отверстий в форсунках это делает весьма проблематичной откачку воздуха из труб ротора с помощью эффекта Бернулли для создания там необходимого разрежения. Вероятно, автор не предполагал сколько-нибудь значимую роль такого разрежения в работе своей установки.
  2. И наконец, самое главное — абсолютно по-другому решён узел входа в трубы ротора. Как и у Шаубергера в варианте с электрооборудованием, входы труб изготовлены заподлицо с верхней плоскостью ротора. При этом 6 трубам ротора также соответствуют 7 отверстий дефлектора. Но судя по углублениям в дефлекторе под гайку и ось ротора, он должен плотно сопрягаться с верхней плоскостью ротора. Очевидно, такая конструкция крышки и ротора предусматривает частичное прерывание потока жидкости через ротор с целью создания в нём локальных областей разрежения (как бы «перерезание» этого потока). Однако я не могу даже предположить, на какой именно принцип получения энергии рассчитывал автор установки — возможно, это кавитация или гидроудары (впрочем, с моей точки зрения, по большому счёту это одно и то же). У Шаубергера в варианте PKS выступающие входы труб делают что-либо подобное совершенно невозможным и ясно указывают на наличие единой общей полости на входе в ротор. В варианте с электрооборудованием плотному сопряжению входов труб и нижней плоскости дефлектора препятствует выступающий торец оси, для которого в дефлекторе нет соответствующей выемки.
  3. В отличие от Шаубергера, здесь уплотнительное кольцо, отделяющее входы труб ротора от основного пространства вокруг него, сделано весьма широким. Но если верно моё предположение о «гидравлическом воздушном клапане», то сделано это напрасно. С другой стороны, на фотографии с открытой крышкой виден очень большой зазор между этим диском и внутренней поверхностью корпуса. Это также исключает возможность работы такого клапана. Впрочем, при плотном сопряжении входа ротора и дефлектора это вообще не актуально.
  4. Непонятно также назначение крана в подающем патрубке. Если у Шаубергера использовались газовые краны, идентичные современным шаровым и имеющие минимальное сопротивление потоку, то на схемах показаны вентили со штоком, которые вносят намного больше сопротивление (правда, в реализованной модели всё же использованы шаровые краны). Однако сама необходимость перекрытия потока в подающем патрубке мне кажется не обязательной, хотя и полезной для гарантированной остановки машины.
  5. Про указанное на одном из вариантов схемы подключение к вакуумному насосу и разгонный насос я вообще не говорю — к «домашнему генератору» Шаубергера они не имеют никакого отношения. У Шаубергера было пульсирующее разрежение в части установки возле входа ротора, а в резервуаре давление всегда было близко к атмосферному. Вакуум же у него всегда создавался как бы сам по себе — динамически в процессе работы установки при её механической раскрутке. Мне неизвестна ни одна его конструкция, где бы он применял отсос воздуха вакуумным насосом.

В общем, глядя на эту конструкцию, у меня сложилось впечатление, что она рассчитана на работу с непрерывным потоком воды в подающем патрубке и роторе, в котором создаются «пузыри» вакуума, т.е. имеет место некий искусственно созданный аналог кавитации, а через ротор идёт водяной поток с «вкраплениями» вакуума. А этот подход мне представляется абсолютно несоответствующим тому, что вкладывал в свой «домашний генератор» Виктор Шаубергер, где через ротор попеременно проходят воздух, вакуум (точнее, разрежение воздуха) и вода. Очевидно, это самостоятельная оригинальная конструкция, лишь внешне напоминающая шаубергеровский «домашний генератор».

Источник: http://khd2.narod.ru/shau/hps.htm

Похожие записи:

Написать комментарий