Избыточная энергия гидроудара и ее использование
Начнем с численного примера. Согласно формуле Жуковского амплитуда давления на фронте волны прямого гидравлического удара составляет Pr=av/g . Для воды при скорости звука а = 1500 м/с и скорости течения v = 1 м/с , Pr = 1500 1/9,8 = 150 мв.ст. = 15 х 105 Па. Известно, что размерность давления легко переходит в удельную энергоемкость Па = Н/м2 = Н м/ м3 = Дж/м3. Считают, что по закону сохранения волну вызывает энергия натекания воды на преграду Pв = ρv2/2 = 103 12/2 = 500 Па (или Дж/м3). Как видно энергия звуковой волны не только не равна энергии натекания, но и в 3000 раз больше нее. Откуда эта энергия?
Теория вопроса изложена в /1/. Кратко она заключается в том, что при электродинамическом взаимодействии молекул друг с другом они сближаются на некоторое расстояние. При внешнем воздействии, в данном случае – натекании на преграду, молекулы воды сближаются на существенно меньше расстояния, например, в 10; 100 и даже в 1000 раз. Поскольку силы межмолекулярного взаимодействия обратно пропорциональны квадрату расстояния, то эти силы увеличиваются, соответственно, в 102; 104; 106 (миллион) раз. Это уже совершенно другой масштаб сил, чем силы натекания. Молекулы разлетаются, соответственно с большей скоростью, то есть получают дополнительную энергию от своих соседей – молекул. Таким образом основная энергия гидроудара – это молекулярная энергия, энергия движения молекул, подпитываемая природой из окружающей среды. А энергия натекания – это лишь возбуждающая звуковую волну энергия, на несколько порядков меньше энергии самой волны.
Сначала происходит разгон волны от нулевой до звуковой скорости, а затем распространение фронта волны со звуковой скоростью. На все это нужна очень большая энергия. За фронтом волны следует зона разрежения, так как молекулы в ней не успевают восстановить свои первоначальные параметры. В зону разрежения подсасываются соседние объемы среды, образуя спутный поток, имеющий значительно меньшую скорость, чем звуковая. Так передается движение среды. Любые струи, потоки, текущие, например, под действием разности давлений, имеют единый, волновой, механизм побуждения среды и движению с помощью указанных, продольных (вдоль течения), волн.
Одновременно, в любом потоке под действием разности статического давления на оси струи, на стенках канала, трубопровода и на их периферии возникают поперечные волны точно таким же, описанным, механизмом.
Образуются сложные структуры внутри потоков, которые, в частности, не учитывались при выводе упомянутой формулы Жуковского. Поэтому все методы расчета гидроудара являются эмпирическими и неточными. Кроме того, ошибочность постулата о сохранении энергии также не давала возможности даже думать об избыточной мощности в текущих средах. Например, Л.С. Котоусовым (ЖТФ, №9, 2005 г.) обнаружено, что вопреки всем учебникам и справочникам по гидравлике, в конических сходящихся насадках происходит увеличение мощности струи в 4…5, а иногда и до 10 раз за счет энергии окружающей среды. В. Марухин и В Кутьенков разработали и практически испытали гидроударную электростанцию мощностью 100 кВт. В ней часть вырабатываемой энергии затрачивается на возбуждение гидроудара, а избыточное давление срабатывается на гидротурбине с элетрогенератором. Никаких плотин и других затрат энергии не требуется (ИнтерКОМ).
Разгон, распространение и действие звуковых и ударных волн характерно для любых сред (твердых, жидких, газообразных и эфирных) и движений (прямолинейных, криволинейных и вращательных).
Гидроударная электростанция 100 кВт основана на действии известного с начала XVIII века “гидравлического тарана», но модернизированного в соответствии с современным уровнем знания. В ней применяются закрывающиеся и открывающиеся клапана, линейное движение звуковой гидравлической волны. Энергоустановки с вращательным движением более компактны, не требуют клапанов и «океана» воды. Такой установкой является, например, двигатель Роберта Клемма: в дополнение к действию звуковых волн в нем использовано действие кориолисовых сил, всегда направляемых в сторону вращения и поэтому раскручивающих ротор до чисел оборотов, равновесных с трением и нагрузкой. Энергия, как описано выше, поставляется из окружающей среды.
Известна также энергоустановка «насадок Шестеренко», который обеспечивает самоподдерживающееся движение газа в насадке с некоторым напором. В насадке нет клапанов и подвижных деталей, а есть сужающиеся и расширяющиеся сопла с, минимум двумя, критическими сечениями. Действие звуковых волн обеспечивает постоянные давления в этих сечениях и вакуум между ними, которые и являются побудителями движения.
Интересны эфирные энергоустановки. В России известна роторная магнитная электростанция Рощина и Година мощностью 7 кВт в самоподдерживающимся (автономном) режиме. В ней так же, как в двигателе Клемма и вообще в любых вихрях и вихревых энергоустановках, используется действие звуковых, (но уже – эфирных) волн и кориолисовых сил. Организующей структурой эфира является магнитный поток. Энергия берется непосредственно из эфира окружающей среды путем создания локальной концентрации – потенциала меньше окружающей (по Тесла) и перетекания – движения частиц эфира как носителя заряда от большего потенциала к меньшему в энергоустановке. Соответственно, в окружающем пространстве (помещениях…) температура понижается на 10…20 градусов.
То есть установка производит одновременно электричество и холод в отличие от обычных, например, дизельных установок, которые производят одновременно электричество и теплоту, которую еще нужно отводить в окружающее пространство. Это и есть ответ на вопрос, который был мною задан в Курчатовском институте академикам Кикоину, Беляеву и Пономареву-Степному, но тогда остался без ответа.
В поршневых двигателях увеличение числа оборотов приводит к увеличению числа фронтов звуковых и ударных волн в единицу времени и амплитуды этих фронтов. Поэтому разрушающее воздействие на газовую среду в цилиндрах возрастает и двигатель получает возможность работать без каких-либо катализаторов и без использования органического топлива (бензин…) на одном только воздухе или другом газе, паре.
Литература
1. Андреев Е.И. Основы естественной энергетики. – СПб, изд. «Невская жемчужина», 2004. – 592 с., а также дополнение (http://dyraku.narod.ru/index.html)
Е.И. Андреев 29.11.2007