Двигатель на центробежной силе: Центробежный двигатель | Perpetuum mobile: «свободная энергия» и вечные двигатели. — ПромБытТех

Центробежный двигатель | Perpetuum mobile: «свободная энергия» и вечные двигатели.

Центробежный двигатель

Идея использовать центробежные силы для получения полезного эффекта давно привлекает изобретателей. А силы эти немаленькие и известны людям издавна — ещё библейский Давид убил великана Голиафа камнем, раскрученным в праще! Однако на данный момент это явление как таковое широко используется лишь в двух областях — для нагнетания жидкостей и газов в центробежных насосах и для разделения смесей из компонентов разной плотности в различных центрифугах и циклонах.

Естественно, идея использовать центробежную силу в «замкнутом цикле» посещает и изобретателей вечных двигателей. Вот, например, идея Игоря Высоцкого, использующая в качестве рабочего тела жидкость и опубликованная на его сайте.

Двигатель Игоря Высоцкого. Буквой F обозначена центробежная сила, ускоряющая жидкость.

Внешне это устройство кажется очень похожим на двигатель Клема в его первом (наиболее распространённом) описании, только у Высоцкого ротор размещён так, что воздействие силы тяжести на любую точку не зависит от его угла поворота. Это, безусловно, более удобно для расчётов, поэтому именно такой вариант и следует взять за основу. Нельзя не отметить и В.Н.Власова, проанализировавшего и оценившего некоторые параметры такого двигателя и высказавшего ряд интересных идей. Именно его анализ и подтолкнул меня серьёзно заняться центробежным двигателем Высоцкого и двигателем Клема. Сразу скажу, результат оказался весьма неожиданным: если двигатель Высоцкого является именно механическим центробежным двигателем и потому не работоспособен, как и другие чисто механические конструкции, то двигатель Клема на самом деле использует совсем другие принципы, и конус со спиралью играет там гораздо более сложную роль, чем простой центробежный нагнетатель рабочего тела (по некоторым сведениям, в двигателе Клема спиральный канал как таковой вообще не являлся одной деталью или её частью, а формировался при сопряжении поверхностей двух деталей, движущихся друг относительно друга).

Спиральный центробежный двигатель
Спираль или «рога»?
Немного истории
Резюме

Спиральный центробежный двигатель

Попробуем разработать и рассчитать конструкцию двигателя Высоцкого с учётом замечаний Власова. Скомпонуем всю спираль (за исключением заборника жидкости) в одной плоскости чуть выше уровня этой жидкости. В результате получился вариант спирали Архимеда, т.е. такой спирали, у которой шаг между витками одинаков по всему радиальному сечению. Допустим, что вся спираль состоит из одной трубки и вращается по часовой стрелке.

Боковое сечение спирального центробежного двигателя. R_c — радиус колеса (спирали), расстояние от оси вращения до центра сопла; R_з — радиус от оси вращения до центра заборника; S_з — площадь забора жидкости на входе трубки; S_c — площадь сопла на выходе трубки.

Суть замысла такова: скорости вращения должно хватить для того, чтобы поднять захваченную заборником жидкость в основную спираль. Далее под действием центробежных сил жидкость прижимается изнутри к стенке трубы, плавно удаляющейся от центра, и как бы «стекает» по ней к внешнему концу трубки, постепенно набирая энергию вместе с возрастанием линейной скорости более удалённых от центра участков спирали. На внешнем конце спирали она вылетает из сопла с достаточно высокой скоростью, за счёт чего создаёт реактивную тягу, разгоняющую спираль.

Теперь попробуем рассчитать условия перемещения жидкости по трубке под действием центробежных сил с учётом законов гидродинамики. Предположим, что конструкция вращается внешним приводом равномерно с нужной нам скоростью. Предположим также, что внутренний диаметр трубки по всей длине одинаков, за исключением сопла. Гидродинамическим торможением жидкости в трубке пока пренебрежём. В качестве базовой точки отсчёта естественно выбрать ось вращения. Вслед за В.Н.Власовым применим уравнения неразрывности и Бернулли.

Из уравнения неразрывности следует, что расход жидкости в любом сечении трубки, в том числе и в заборнике на её входе, и в выходном сопле, одинаков, то есть

S_з · v_з · ρ_з = S_c · v_c · ρ_c (1),

где S — площадь сечения трубки в выбранном месте, v — скорость потока в этом месте, а ρ — его плотность в рассматриваемом сечении. Поскольку жидкости практически несжимаемы, то если рабочее тело всё время будет оставаться в жидком состоянии, ρ_з ~ ρ_с, так что плотности можно будет исключить.

Для того, чтобы реактивная тяга разгоняла спираль, скорость истечения жидкости из сопла должна быть больше линейной скорости этого сопла, иначе за соплом будет создаваться область разрежения, и спираль будет не разгоняться, а тормозиться (хотя и не так быстро, как при полностью заглушенном сопле). Учтём также, что линейная скорость вращающегося тела вычисляется как

v = f · (2 · π · r) (2),

где f — частота вращения (обороты в секунду), r — радиус вращения (здесь и далее маленькой буквой r будем обозначать текущий радиус для рассматриваемого в данный момент участка спирали).

Заменяя линейную скорость угловой (точнее, частотой вращения) и радиусами, получаем S_з · f · 2 · π · R_з = S_c · f · 2 · π · R_c, или, после сокращения подобных членов, S_з · R_з = S_c · R_c. Отсюда для обеспечения разгона спирали при безнапорном заборе неподвижной жидкости следует соотношение размеров входного и выходного отверстий:

S_з / S_c > R_c / R_з (3).

Итак, площадь сопла должна быть как минимум во столько же раз меньше площади заборного отверстия, во сколько раз это сопло находится дальше от оси вращения по сравнению с заборником. Очевидно, что для того, чтобы обеспечить столь высокую скорость истечения жидкости из сопла, существует только одно средство — создать перед соплом достаточно высокое давление. И средства для достижения этого у нас, кажется, есть — это центробежные силы!

Теперь для расчёта давления перейдём к уравнению Бернулли. В нём мы пока пренебрежём гравитационным потенциалом (по сравнению, скажем, с указанной мощностью двигателя Клема — более 300 л.с. (свыше 200 кВт) — поднять жидкость на несколько сантиметров просто пустяк!). Зато в «потенциальном» члене уравнения Бернулли необходимо учитывать действие центробежных сил, которые, кстати, действуют подобно силе гравитации на весь объём жидкости в данном сечении, однако в отличие от ускорения свободного падения, которое вблизи поверхности Земли (± пять-десять километров) практически неизменно, центростремительное ускорение прямо связано с расстоянием до центра вращения, и этим пренебрегать никак нельзя.

Для начала посмотрим, как будет изменяться потенциал центробежных сил в зависимости от радиуса. Поскольку центробежные силы стремятся отбросить жидкость от центра вращения к периферии, наибольший потенциал у жидкости будет возле заборника вблизи оси вращения, а наименьший — у сопла на внешнем краю спирали. Приняв потенциал у сопла за 0, с учётом формулы для центростремительного ускорения мы получим следующую зависимость потенциала от радиуса:

U(r) = _R^r∫ a_ц(x) · dx = _R^r∫ (f · 2 · π · x)² / x · dx = (f · 2 · π)² · (r – R)² / 2 = 2 · (f · π · (r – R))² (4),

где r — радиус вращения рассматриваемого сечения, R = R_c — радиус спирали, равный расстоянию от центра сопла до оси вращения (радиус нулевого потенциала, у оси вращения потенциал максимален), a_ц — центростремительное ускорение, f — частота вращения спирали вокруг оси.

Итак, в отличие от гравитационного потенциала, который вблизи поверхности Земли изменяется линейно в зависимости от расстояния до точки отсчёта, здесь мы имеем явно выраженную квадратичную зависимость потенциала от радиуса.

Теперь с помощью уравнения Бернулли оценим два крайних случая: давление жидкости возле заглушенного сопла и скорость жидкости относительно спирали при её свободном течении (без трения и изменения сечения — со снятым соплом, — так что разность давлений не возникает).

В первом случае при заполненной спирали мы имеем неподвижную относительно спирали жидкость, поэтому из уравнения Бернулли можно исключить скоростной напор: ρ · U_c + ΔP_c = ρ · U_з + ΔP_з. Считая U_c = 0 и ΔP_з = 0, при заглушенном сопле с учётом формулы (4) мы получаем разность давлений между заборником и соплом равной

ΔP = ρ · U_з = ρ · 2 · (f · π · (R_с – R_з))² (5).

Что ж, давление можно получить достаточно большое. Например, при R = 20 см и f = 30 об/сек = 1800 об/мин для воды (ρ = 1000 кг / м³) P ~ 7 · 10⁵ Па ~ 7 атм, однако это в отсутствие какого-либо расхода жидкости, и, следовательно, при полном отсутствии реактивной тяги.

Во втором случае мы предполагаем одинаковое давление по всей спирали, поэтому в уравнении Бернулли остаются только потенциал и скоростной напор: ρ · U_c + ρ · v_c² / 2 = ρ · U_з + ρ · v_з² / 2. Считая U_c = 0 и v_з = 0 (посчитаем лишь «прибавку» скорости), при свободном течении жидкости с постоянным давлением с учётом формулы (4) после деления на плотность ρ, которая в нашем случае одинакова по всей длине спирали, мы получаем следующее:

Δv_c² / 2 = (f · 2 · π)² · (R_с – R_з)² / 2,

откуда следует, что скорость возле сопла превышает скорость возле заборника на

Δv = f · 2 · π · (R_с – R_з) (6).

Поскольку линейная скорость жидкости у заборника относительно спирали v_з = f · 2 · π · R_з, добавив её к полученной разности, мы получим, что v_с = f · 2 · π · R_с, т.е. равна линейной скорости внешнего конца спирали (2). Это значит, что из внешнего конца спирали жидкость будет выливаться без какой-либо скорости относительно неподвижного резервуара, и в отсутствии трения не будет ни тормозить, ни разгонять спираль. Такой результат замечательно согласуется с интуитивным представлением о том, что сверхтекучая жидкость, захваченная нашей вращающейся спиралью, должна пройти по ней и «выпасть» с другого конца, так и не получив никакой скорости относительно неподвижного резервуара. Кроме того, это косвенно подтверждает правильность наших математических выкладок.

Итак, в предельных случаях мы получаем либо полное отсутствие полезной реактивной тяги (со снятым соплом), либо немалое давление возле сопла при отсутствии какой-либо тяги в принципе (с заглушенным соплом). Попробуем теперь найти «золотую середину» — чтобы сопло не перекрывало поток полностью, но создавало давление, достаточное для достижения нужной скорости истечения струи. Обозначим отношение площади заборника и внутреннего диаметра трубки спирали к площади отверстия сопла S_з / S_с = k. В соответствии с формулой (1) получаем v_c = k · v_з. Предполагая внутренний диаметр спирали по всей длине до самого сопла одинаковым и равным диаметру заборника, перед входом сопла мы имеем сечение S = S_з и скорость потока v_т = v_з (v_т — это скорость потока жидкости в трубке, и не следует путать её с линейной скоростью самого заборника — это разные вещи). Давление возле сопла повышено относительно атмосферного на входе заборника, однако, если сопло ориентировать строго тангенциально, потенциалы центробежных сил с обоих сторон сопла можно считать одинаковыми и равными 0 (ведь именно сопло мы ранее выбрали в качестве точки отсчёта потенциала). Кстати, такая ориентация сопла является технически оптимальной, поскольку вся реактивная тяга будет направлена именно на раскрутку спирали. С другой стороны, в заборнике давление равно атмосферному, зато имеется максимальный потенциал, рассчитываемый по формуле (4). На выходе сопла сечением S_c = S_з / k вследствие уравнения непрерывности (точнее, закона сохранения расхода) мы имеем скорость v_c = v_т · k при атмосферном давлении и нулевом потенциале. Наша цель — найти зависимость возможной скорости течения рабочего тела в трубке спирали от её радиуса и скорости вращения и соотношения диаметров трубки (заборника) и сопла.

Составляем соотношение на основе уравнения Бернулли для выхода сопла и входа заборника:

P_атм + ρ · v_с² / 2 = ρ · U_з + P_атм + ρ · v_т² / 2,

сократив подобные члены (атмосферное давление), поделив всё на плотность (которая для жидкости является величиной практически неизменной), получаем

(k · v_т)² / 2 = U_з + v_т² / 2.

Переносим скорости в одну часть уравнения и, умножая обе части на 2, получаем

(k · v_т)² – v_т² = 2 · U_з.

Теперь выносим квадрат скорости за скобки и заменяем потенциал на формулу (4):

v_т² · (k² – 1) = (f · 2 · π · (R_т – R_с))²,

откуда вычисляем скорость потока внутри трубки

v_т² = (2 · π · f · (R_з – R_с))² / (k² – 1) (7).

Кстати, если давление на входе спирали будет превышать давление на выходе сопла на ΔP (жидкость подаётся в спираль под давлением), то формула примет следующий вид:

v_т² = ((2 · π · f · (R_з – R_с))² + 2 · ΔP / ρ) / (k² – 1) (8).

Что следует из полученной формулы?

Действительные значения решение полученного уравнения имеет только при соблюдении условия k = S_з / S_с > 1, что полностью согласуется с условием (3), поскольку сопло отстоит от центра вращения дальше, чем заборник. Так что эффектный вывод В.Н.Власова о необходимости соотношения S_з < S_с представляется ошибочным!

Скорость жидкости внутри трубки спирали и линейно связанная с ней скорость на выходе сопла находятся в линейной зависимости от частоты вращения и размеров спирали. При этом формула не содержит ограничений на соотношение отверстий заборника и сопла, а стало быть, сделав сопло достаточно маленьким, можно получить скорость истечения струи, превышающую линейную скорость сопла, и обеспечить выполнение условия (3), добившись необходимой реактивной тяги!

Плотность жидкости не влияет на эффективность работы конструкции (правда, мы пренебрегли сопротивлением воздуха, если же учесть этот фактор, то чем тяжелее жидкость, тем лучше)!

Из геометрических параметров в формуле присутствуют только соотношение отверстий заборника и сопла и радиусы, на которых они расположены относительно общей оси вращения. А из этого следует, что многовитковая спираль вроде бы и не нужна — вполне работоспособной должна быть и следующая конструкция (разве что радиус изгиба трубок возле сопел можно сделать побольше для уменьшения потерь на поворот жидкости перед соплом).

Минимальный вариант двигателя (вид сверху). Показаны две идентичные ветви для обеспечения балансировки колеса. R_c — расстояние от оси вращения до центра сопла; R_з — радиус от оси вращения до центра заборника.

Получается, что «вечный двигатель» у нас в кармане, причём даже не надо вить спираль, а достаточно прикрепить к оси пару трубок?
Проверим формулу (7) на крайние условия: когда k → ∞ (т.е. сопло практически закрыто), скорость рабочего тела в спирали стремится к нулю. Это и понятно — в закрытое сопло жидкость не потечёт. Но вот когда k → 1, то есть площадь сопла становится близкой к площади заборника, скорость начинает стремиться к бесконечности. Расчёт специально приведён подробно и ошибок в нём я не нашёл. Это говорит о том, что слепо использовать полученную формулу нельзя, а надо понять её физический смысл и, стало быть, границы применимости. Дело в том, что v_Т — это возможная максимальная скорость идеальной жидкости (без трения) относительно спирали при отсутствии дополнительного давления на входе. Кроме того, необходимо напомнить, что жидкость рассматривалась как идеальная несжимаемая, неиспаряемая и сверхтекучая — без трения и без кавитационных эффектов. Поэтому, когда диаметр сопла равен диаметру трубки, никаких препятствий сверхтекучей жидкости нет, и её скорость теоретически может быть бесконечно большой. Если же сопло начинает уменьшаться, то оно будет ограничивать максимальную скорость даже для сверхтекучей жидкости.

Что ж, попробуем посчитать в конкретных цифрах. Итак, предположим R_з = 2 см = 0.02 м, S_з = 2 см² = 2 · 10^–4 м² (соответствует «водопроводному» стандарту 1/2″). Рассчитаем по формуле (7) значения v_т для нескольких значений радиуса сопла R_с и скорости вращения f. Площадь сопла S_с при этом будем выбирать так, чтобы соотношение сечений k = S_з / S_с примерно вдвое превосходило соотношение радиусов R_с / R_з с тем, чтобы скорость струи из сопла во столько же раз превышала его линейную скорость для создания реактивной тяги.

Таблица 1. Расчёт скорости потока для различных параметров вращения

Скорость вращения спирали f	Радиус вращения сопла R_С	Площадь сопла S_С	Линейная скорость заборника v_З	Расчётная скорость потока в трубке v_Т	Расчётная скорость в сопле v_С	Линейная скорость сопла v
25 об/сек = 1500 об/мин	10 см = 10^–2 м	0. 2 см² = 2·10^–5 м²	3.14 м/с	1.26 м/с	12.6 м/с	15.7 м/с
50 об/сек = 3000 об/мин	10 см = 10^–2 м	0.2 см² = 2·10^–5 м²	6.28 м/с	2.53 м/с	25.3 м/с	31.4 м/с
25 об/сек = 1500 об/мин	20 см = 10^–2 м	0.2 см² = 2·10^–5 м²	3.14 м/с	2.84 м/с	28.4 м/с	31.4 м/с
25 об/сек = 1500 об/мин	20 см = 10^–2 м	0.1 см² = 10^–5 м²	3.14 м/с	1.42 м/с	28.3 м/с	31.4 м/с
50 об/сек = 3000 об/мин	20 см = 10^–2 м	0. 2 см² = 2·10^–5 м²	6.28 м/с	5.68 м/с	56.8 м/с	62.8 м/с
50 об/сек = 3000 об/мин	20 см = 10^–2 м	0.1 см² = 10^–5 м²	6.28 м/с	2.83 м/с	56.6 м/с	62.8 м/с
25 об/сек = 1500 об/мин	50 см = 10^–2 м	0.1 см² = 10^–5 м²	3.14 м/с	3.77 м/с	75.5 м/с	78.5 м/с
25 об/сек = 1500 об/мин	50 см = 10^–2 м	0.025 см² = 2.5·10^–6 м²	3.14 м/с	0.94 м/с	75.4 м/с	78.5 м/с
50 об/сек = 3000 об/мин	50 см = 10^–2 м	0. 1 см² = 10^–5 м²	6.28 м/с	7.54 м/с	151 м/с	157 м/с
50 об/сек = 3000 об/мин	50 см = 10^–2 м	0.025 см² = 2.5·10^–6 м²	6.28 м/с	1.89 м/с	151 м/с	157 м/с

Увы, результаты неутешительны — повышение скорости вращения и диаметра спирали лишь приближает скорость истечения струи из сопла к его линейной скорости, но не может достичь её. Попытка же уменьшить диаметр сопла увеличивает скорость струи из него по отношению к потоку в трубке, но сам поток при этом замедляется так, что выигрыша в соотношении скоростей сопла и выбрасываемой струи опять не получается! Математический эффект может дать приближение диаметра сопла к диаметру трубки (наверное, именно это ввело В.Н.Власова в заблуждение относительно соотношения площадей отверстий), но физического смысла это не имеет — ведь ранее мы уже убедились, что если даже сопло будет вообще снято, реактивной тяги мы не получим! Означает ли это, что получить энергию таким образом нельзя? Без изменения фазового состояния тела — да, означает. Но, прежде чем заняться изменением фазового состояния, необходимо уточнить геометрию устройства.

Спираль или «рога»?

Глядя на формулу (7), мы упростили конструкцию, заменив спираль своеобразными загнутыми «рогами». Однако правильно ли это? Давайте рассмотрим оба варианта с точки зрения механики, заменив жидкость твёрдыми тяжёлыми шариками, скажем, стальными, катящимися по стальной трубке в вакууме (чтобы ничто не тормозило их движение, — ведь трение качения стали по стали очень мало).

Вариант с твёрдыми шарами (одна ветвь, вид сверху).

Под действием центробежных сил шарик сначала будет набирать нормальную (т.е. перпендикулярную к направлению вращения) скорость, а в закругляющемся конце «рога» передавать её ротору, меняя своё направление движения с нормального на тангенциальное, и затем «выпадать» из трубки наружу. Замечательный «вечный двигатель»! Но… Пока шарик двигается по нормали, он, по сути, набирает свою скорость за счёт вращения трубки, по которой он движется, т. е. преобразует тангенциальную скорость того участка трубки, по которому он катится, в свою нормальную скорость, отбирая на этом этапе кинетическую энергию ротора. Если посмотреть на него с точки зрения неподвижной оси вращения ротора, мы увидим, что шарик начинает двигаться не только от центра к периферии, но и вокруг оси вращения вместе с ротором, причём по мере удаления от центра вращения ротора его тангенциальная скорость нарастает, соответствуя тангенциальной скорости проходимого им участка трубки, которая прямо пропорциональна расстоянию до центра вращения. Передавая на завершающем участке траектории свою энергию стенкам трубки, а через неё — ротору, он лишь возвращает эту накопленную энергию обратно. Так что реально никакой прибавки энергии, а значит ускорения и возможности получить дополнительную работу, здесь нет.

Если же вместо перпендикулярного «рога» шарик окажется в спирали, его тангенциальное ускорение не будет столь неотвратимым — он покатится внутри спирали, потихоньку смещаясь к её краю. Поэтому он не сможет отобрать у ротора так много энергии, но и передаст спирали также немного. Так что конечный результат будет таким же, как и в первом случае: при полном отсутствии трения шарик не наберёт тангенциальной скорости и просто «выпадет» из внешнего конца спирали, но часть энергии спирали (весьма малая) будет израсходована на то, чтобы придать шарику небольшую (по сравнению со скоростью шарика относительно самой спирали) нормальную скорость, перемещая его от центра вращения к периферии. Глядя от оси вращения ротора, мы увидим, что шарик не будет вращаться вокруг этой оси, а просто начнёт смещаться к периферии, чем-то напоминая звукоснимающую головку на граммофонной пластинке.

Немного истории

На самом деле и «рога», и плоская спираль не являются последним словом техники. Оба варианта конструкции известны уже не одну сотню лет и нередко использовались в качестве забавных фонтанов. Подобное устройство под названием «эолипил» ещё в античной Греции построил «отец механики» Герон Александрийский (II в. до н.э.). Однако эолипил работал на пару. А в 1750 г. его гидравлический вариант изобрёл венгерский учёный Янош Сегнер, поэтому сейчас такую конструкцию называют «сегнеровым колесом».

И хотя за прошедшие века сегнеровы колёса создавали во множестве различных вариантов со всевозможными сочетаниями параметров (радиусы выхода жидкости и давление на входе, продольные и поперечные профили и сечения канала, число витков спирали и форма «рогов», скорость вращения и расход жидкости и пр.), никаких хоть сколько-нибудь достоверных сведений о проявлении в них «сверхъединичных» эффектов нет. Более того, сверхъединичных эффектов не наблюдается и в наиболее энергоэффективном варианте — при подаче в сопло перегретой жидкости, которая превращается в пар непосредственно во время расширения в сопле, как это происходит в реактивной гидропаровой турбине Зысина.

Резюме

Подводя общий итог, можно сказать, что механический центробежный «вечный двигатель» без изменения фазовых состояний рабочего тела или каких-то других немеханических способов получения дополнительной энергии невозможен в принципе — это лишь перераспределение энергии между отдельными элементами внутри системы без её увеличения или извлечения из окружающей среды, зато с неизбежными в реальном мире потерями на трение и рассеяние.

♦

Центробежные двигатели. Энергия центробежных сил инерции

Статья легализует центробежные двигатели,
производящие работу за счет центробежной энергии окружающего пространства,
закладывает основы для расчета и конструирования подобных двигателей и вносит
вклад в теоретическую механику с революционным выходом в практику, а также
позволяет покончить с 2-х вековым заблуждением и задержкой в создании
двигателей на основе центробежной энергии пространства, а также уточняется
применение законов сохранения: энергии, момента количества движения и
количества движения (импульса).

Прежде я должен ответить на критику моей статьи (Инженер №5, 2005),
опубликованную в (Инженер №2, 2006). Практически вся публикация посвящена
второстепенному фактору, а именно, энергии от сжимаемости жидкости, хотя я
рассматривал несжимаемую и не имеющую вязкости идеальную жидкость, чтобы
лучше выявить суть явления. Вот эту суть совершенно не понял наш критик.
Собственно по существу моей работы он уделил внимание в нескольких
расплывчатых фразах в конце публикации и причем выдал перл, показывающий
полную свою безграмотность в механике и гидравлике, утверждая, что
несжимаемая жидкость не обладает потенциальной энергией. Как известно,
уравнение Бернулли чаще всего пишется именно для идеальной жидкости и первые
два члена его выражают удельную потенциальную энергию несжимаемой жидкости:
это энергия положения над заданным уровнем и энергия давления жидкости от
силы тяжести. У нас также имеется столб жидкости, и благодаря центробежной
силе создается давление на стенку сосуда, только не к центру Земли, о от
центра вращения. Наш критик этого не знает. В общем это критика на уровне
нерадивого школяра, не более.

Далее, по существу нашей темы. Во Вселенной основным видом движения является
вращение, ибо прямолинейное движение это только частый случай вращения, когда
R=∞. Центробежные силы инерции (ЦБСИ) есть неизбежный спутник вращения
массы относительно центра вращения. В качестве центра вращения может служить
более массивное тело по сравнению с вращающимся рабочим телом. В этом случае
вращение этих масс вокруг общего центра масс можно не учитывать и считать,
что менее массивное тело вращается относительно неподвижного массивного.
Может быть другой случай, когда две равные массы (гантель), вращаются вокруг
их общего центра масс. При этом противоположно направленные ЦБСИ
уравновешивают друг друга и никакой массы в центре вращения не требуется. Мы
этот вариант рассматривать не будем.

В настоящее время не редко считается, что ЦБСИ являются одиночной силой не
имеющей своего антипода по сравнению, скажем, с электромагнитными (+, -).
Однако, в соответствии с 3-им законом Ньютона, все равно необходима
противонаправленная центростремительная сила (ЦСС), и в качестве ее могут
выступать электромагнитные силы, в виде связующей с центром вращения нити,
стержня и др. Однако, у ЦБСИ есть свой истинный антипод. это сила гравитации
(тяжести). Силы гравитационного притяжения масс и уравновешивающие их ЦБСИ,
сопутствующие вращению этих масс относительно общего центра тяжести, играют
определяющую роль во Вселенной, небесной механике. На их взаимодействии
действуют звездные системы. Эти силы дополняют друг друга и образуют единое
гравиинерционное взаимодействие, одно из 4-х известных во Вселенной. Об этом
говорит и факт единого заряда данного взаимодействия, а именно масса тел, ибо
гравитационная и инерционная массы равны между собой. Это одна и та же масса.
В обычной механике эти силы могут взаимодействовать с силами других
взаимодействий, т.к. известные 4 взаимодействия существуют в природе во
взаимосвязи между собой, поэтому ученые и пытаются разработать теорию единого
поля, пока что не очень успешно. В конечном счете, сколько бы промежуточных
звеньев в системе не было, ЦБСИ вращающегося тела все таки в конечном счете
взаимодействуют с массой второго тела (центром вращения),замыкаются на нем,
на силе гравитации.

Таким образом произошло преобразование вращения в
прямолинейное движение, момента количества движения (МКД) в количество
движения (КД), один закон сохранения исчез и превратился в другой, действие
одного ЗС прекратилось и началось действие другого, т.е. произошла
трансформация 2-х законов сохранения. Этот процесс обратимый (рис. 1в):
линейное движение может трансформироваться во вращение, если тело приобретет
связь с центром вращения, расположенным на большой массе М. Со времен Ньютона
на это явление не обращалось внимания, а ЗС считали незыблемым. Говорят, если
мы оборвали связь, то уходящее по касательной тело имеет плечо относительно
центра вращения, равное радиусу вращение R и МКД сохраняется. С этим нельзя
согласиться, ибо вращение прекратилось, ЦБСИ и ЦСС обнулились, тело стало
свободным, народилось прямолинейное движение, да и центр вращения (большая
масса) может уйти в пространство после момента обрыва связи, остается только
виртуальная точка от него и можно вообразить бесконечное число таких
виртуальных центров вращения. Если ЦБСИ=ЦСС, то система статична (рис. 1а),
тело не перемещается вдоль радиуса. Поскольку ЦБСИ и ЦСС всегда должны быть
равны между собой, то недостаток одной из них дополняется до равенства силой
инерции, согласно принципу Даламбера. Одна из таких сил будет активной, если
она превышает другую. Активная сила работает, ибо она осуществляет движение
массы, преодолевая сопротивление другой силы. ЦБСИ, как и любая механическая
сила, может вырабатывать кинетическую энергию, если она начнет работать, т.е.
перемещать массу в направлении действия этой силы (рис. 2).

Чтобы тело под действием ЦБСИ начало
двигаться по стержню от центра вращения, необходимо часть или всю ЦСС
заменить на динамическую силу Даламбера (силу инерции), т.е. дать возможность
телу набирать скорость и кинетическую энергию вдоль стержня за счет работы
ЦБСИ при вращении этого тела. До сих пор считалось, что эта работа
осуществлялась за счет работы привода, т.к. ЗСЭ считается незыблемым и
методические указания рекомендуют студентам решать аналогичные задачи, исходя
из ЗСЭ. Это заблуждение длится уже два века. Легко доказать, что работа
привода вращения не превращается (не трансформируется) в работу перемещения
тела от центра вращения вдоль радиуса, причем буквально одной фразой, а
именно: произведение векторов окружного усилия от крутящего момента привода и
перемещения (скорости), вдоль радиуса равно нулю, т.к. угол между ними равен
90?. Поясним проще. Это произведение есть работа (или мощность) по перемещению
(скорости) рабочего тела вдоль радиуса, совершаемая приводом. Следовательно,
привод не перемещает тело вдоль радиуса, т.к. его работа по радиусу равна
нулю. Это действие совершает только ЦБСИ. Таким образом, ЦБСИ являются
самостоятельным источником дополнительной к приводу энергии. Сказанное выше
можно считать доказательством следующей теоремы об энергии ЦБСИ: энергия ЦБСИ
массы вращающегося тела является самостоятельной энергией от действия этих
сил и не является следствием преобразования энергии привода вращения тела.
Эта теорема исключительно важна для развития перспективнейшего направления
энергетики человечества и которое было упущено академической наукой в течение
уже двух столетий. ЦБСИ являются неограниченным бестопливным (по сути
дармовым) источником самой экологичной энергии, который спасет Землю и
цивилизацию от удушья.

Дело вовсе не в том, что работа ЦБСИ создает дополнительную энергию к энергии
привода вращения, а в том, что для возбуждения ЦБСИ не требуется никакой
затраты энергии. Достаточно раскрутить тело, сообщив ему кинетическую энергию
вращения (окружную), ЦБСИ возникают в виде бесплатного приложения к этому
вращению, и работа этой ЦБСИ уже производит бесплатную энергию как обычная
сила механики. При первом впечатлении кажется, что налицо имеется нарушение
ЗСЭ, т.е. «вечный двигатель». Однако это совсем не так. Еще Е. Мах, затем А.
Эйнштейн утверждали, что силы инерции есть реакция массы Вселенной на
ускорение тела. Наличие сил инерции говорит о том, что рассматриваемая
система является открытой, не замкнутой, а формулировка ЗСЭ относится к
замкнутой системе и силы инерции в механике до сих пор считают внутренними
силами. В действительности ЦБСИ это внешняя сила системы или устройства.
Сомневающимся все же может показаться, что энергия привода вращения
преобразуется в центробежную энергию из-за возникающих сил Кориолиса при
движении рабочего тела вдоль радиуса от центра вращения. Действительно, тело
движется по радиусу и от привода вращения забирается энергия для преодоления
сил Кориолиса, но дело в том, что эта энергия тратится только на увеличение
окружной кинетической энергии тела

а -
гидростатическое давление от ЦБСИ (потенциальная удельная энергия жидкости).
В сечении II-II потенциальная энергия жидкости трансформировалась в
кинетическую энергию струи после открытия задвижки. Эта энергия суммируется с
энергией от скоростного напора жидкости ( ) и представляет дополнительную
кинетическую энергию в результате работы ЦБСИ.

Стоит только привести массу во вращение, как пространство (ГИ-поле) без энергетических
затрат одаривает ее потенциальной энергией в виде бесплатного приложения,
поэтому «вечным двигателем» тут и не пахнет.

Вращающийся по инерции груз (без привода) под действием ЦБСИ будет
перемещаться по стержню с увеличением радиуса вращения R при постоянной
окружной скорости V (из-за действия ЗСЭ), при этом число оборотов будет
падать, т.к. при R,
n0, V=const, поэтому и ЦБСИ0, т.е. вращение превращается в прямолинейное
движение. Таким образом, при вращении массы по инерции, количество энергии,
получаемой от ГИ-поля является ограниченным в принципе. Чтобы количество
выделяемой от ЦБСИ энергии со временем не уменьшалось, необходимо чтобы
провод вращения поддерживал n=const. В этом случае от привода будет
забираться энергия на увеличение окружной скорости V массы из-за
увеличивающегося R вращения.

Итак, выше мы установили, что пространство выделяет кинетическую энергию телу
за счет работы ЦБСИ при движении тела от центра вращения. Это лишь одна
сторона явления: не может быть так, чтобы пространство только выделяло
ЦБ-энергию, но не поглощало бы ее. И это действительно происходит. Пусть
работает ЦСС, преодолевая сопротивление ЦБСИ, путем перемещения вращающейся
массы с окружной скоростью V к центру вращения. В этом случае, из-за
уменьшения радиуса вращения R и неизменной окружной скорости V, угловая
скорость вращения ? увеличивается, а значит, увеличивается и ЦБСИ. Таки
образом работа ЦСС, преодолевая действие ЦБСИ, закачивается в пространство,
увеличивая его потенциал, т. е. ЦБСИ. Эту закаченную энергию при желании можно
извлечь, если заставить работать ЦБСИ, при этом угловая скорость будет падать
в связи с увеличением радиуса вращения тела. Однако эту энергию можно и
потерять, если оборвать связь (обнулить ЦСС). Тогда тело улетит по
касательной с той же скоростью V, а ЦБСИ исчезнет, поглотится в пространстве
вместе с закаченной энергией. Я полагаю, что она при этом превратилась в
излучение торсионного поля. При наличии привода вращения с n=const энергия
перемещения тела к центру вращения поглощается приводом в режиме рекуперации,
ЦБСИ при этом уменьшается из-за уменьшения R, т.к.

Если же тело движется под действием ЦБСИ от центра
вращения, то ЦБСИ (т.е. пространство) выделяет ЦБ-энергию. При этом ЦБСИ
возрастает из-за увеличения R при n=const, и от привода забирается энергия на
увеличение V, т.е. окружной кинетической энергии тела. Два века это создавало
иллюзию, что на перемещение тела вдоль радиуса под действием ЦБСИ тратится
энергия привода вращения, тогда как она тратится только на окружную
кинетическую энергию тела, потому что в механике, согласно приведенной
теореме, не существует теоретического механизма передачи энергии привода
вращения на радиальное перемещение тела (технический аналог такого механизма
– винтовая передача). Перемещение тела осуществляет ЦБСИ, энергетически не
зависимая от энергии привода вращения. Когда работают ЦБСИ, силы Кориолиса
отбирают энергию от привода вращения, увеличиваю V, и, наоборот, когда
работают ЦСС, за счет сил Кориолиса окружная кинетическая энергия вращения
возвращается приводу из-за уменьшения V при n=const.

В итоге ЦБСИ можно создавать и увеличивать двумя способами:

а) раскручивая массу приводом, энергия которого трансформируется в
кинетическую энергию вращения без затрат на создание ЦБСИ;

б) перемещением вращающейся массы к центру вращения, преодолевая
сопротивление возрастающей ЦБСИ из-за увеличения угловой скорости, когда
энергия перемещения тратится исключительно только на увеличение ЦБСИ, т.е.
закачивается в пространство (при отсутствии привода вращения).

Система с ЦБСИ не замкнутая и применять к ней ЗСЭ надо с осторожностью. Когда
работают ЦБСИ, ЗСЭ в прежнем понимании неприменим, т. к. прирост энергии от
действия ЦБСИ обеспечивает пространство, а не привод. Энергия выделяется
пространством, когда движение тела совпадает с направлением ЦБСИ (от центра)
и, наоборот, пространство поглощает энергию, когда движение тела
противоположно (к центру). Поэтому ЦБСИ является внешней силой, а не
внутренней, как до сих пор считается в механике.

ЦБСИ есть проявление потенциальной энергии пространства, поэтому раскрученное
тело уже обладает энергией большей, чем было затрачено приводом на его
раскрутку. Это очень большая энергия, т.к. ЦБСИ ограничиваются только
прочностью материала. Как же извлекать эту энергию для практических целей?
Энергия ЦБСИ выделяется только при движении тела по радиусу от центра
вращения, а т.к. реально радиус ЦБ-двигателя (генератора энергии) конечен, то
энергию необходимо получать в циклическом процессе. Рабочее тело после
выделения энергии должно возвращаться к оси вращения, замыкая рабочий цикл.
Если рабочее тело будет периодически перемещаться вдоль радиуса от центра и к
центру вращения, энергия будет выделяться и поглощаться пространством и
выигрыша мы не получим, аналогично перемещению массы вверх-вниз в поле земного
притяжения. Избыточную энергию мы получим, если выполним важнейшее условие:
надо чтобы в циклическом процессе выделение энергии преобладало над ее
поглощением. Этого можно добиться, если возврат рабочего тела с периферии к
центру вращения осуществлять вне поля действия ЦБСИ любым способом, т.е. надо
на возврате выключить или ослабить поле ЦБСИ, тогда работа ЦБСИ будет
поступать на выход двигателя. Таким образом энергию можно извлекать только в
неоднородном поле сил, в однородном поле получить избыточную энергию
невозможно. На раскрутку рабочего тела и возникновение ЦБСИ требуется привод
вращения, затраты энергии которого после совершения работы ЦБСИ можно
рекуперировать т. е. снова возвратить приводу вращения, кроме потерь на тепло.

Положительный баланс энергии в ЦБ-двигателе можно получить следующими
способами:

1. преобразованием на периферии вращения рабочего тела в прямолинейное
движение по касательной, т.е. обрыв связи, обнуление ЦСС;

2. замедлением вращения тела на траектории его возврата к центру вращения,
т.к. при V0,
ЦБСИ также 0;

3. совместное использование обоих способов.

Рабочим телом в ЦБ-двигателях может быть твердое тело, жидкость или газ.
Вектор движения рабочего тела в ЦБ-двигателях необходимо еще и разворачивать
в требуемом направлении. Проще это выполнить, если рабочим телом является
жидкость или газ.

В качестве примера рассмотрим одну разновидность двигателя с жидкостью в виде
рабочего тела. ЦБ-ротор насоса засасывает, раскручивает и под действием ЦБСИ
подает жидкость на периферию насоса, где через реактивные сопла раскрученная
жидкость под гидростатическим давлением от ЦБСИ выбрасывается по касательной
к ротору в сторону противоположную вращению, создавая реактивную силу для вращения
ротора. На роторе происходит рекуперация энергии вращающейся жидкости и
выделение дополнительной энергии от действия ЦБСИ. Реактивные сопла
преобразуют гидростатическое давление ЦБСИ жидкости в кинетическую энергию
струи и реактивную силу на соплах, а также разворачивают вектор ЦБСИ по
касательной к ротору. Разворот вектора ЦБСИ по касательной обнуляет ЦБСИ на
возврате жидкости к центру вращения и таким образом выполняется условие для
положительного баланса выделяемой пространством бесплатной энергии. Выброшенная
соплами жидкость теряет скорость, нагреваясь и стекая в картер двигателя,
поступает к центру вращения ротора на вход ЦБ-насоса, замыкая рабочий цикл.
Как видим двигатель прост по устройству и работает так. Стартер раскручивает
ротор до оборотов начала самовращения, при которых вырабатываемая энергия от
реактивных сил сравняется с энергией потерь (на тепло). Далее двигатель
начинает вырабатывать избыточную мощность, набирая обороты из-за действия
положительной обратной связи: небольшое случайное увеличение оборотов ротора
увеличивает расход жидкости и ЦБСИ, (причем в квадратичной зависимости от
оборотов), а значит и перепад давления на соплах, что увеличивает реактивные
силы на роторе, которые в свою очередь увеличивают обороты ротора еще более и
двигатель идет в разнос. Поэтому для двигателя необходим регулятор оборотов
(регулятор расхода жидкости). В этом ЦБ-двигателе получается механическая
энергия вращения, например для электрогенератора, и тепло в виде горячей
жидкости. Впервые подобная установка была создана профессором Шаубергером
(Австрия) и служила для обогрева и электроснабжения его дома.

Практическим доказательством справедливости вышеизложенного являются и
«летающие тарелки» Шаубергера, построенные в конце войны в Германии, которые
не потребляли горючего и в которых рабочем телом в ЦБ-приводе служил вихрь
воздуха с водой, видимо для увеличения массы рабочего тела.

В 70-х годах в США механик по обслуживанию асфальтовых насосов Клемм заметил,
что некоторые из них после выключения электроэнергии продолжали вращение. На
этом факте им был построен ЦБ-двигатель мощностью 350 л.с. при весе 80 кг, который 9 суток
беспрерывно крутился на стенде фирмы «Бендикс», работники которой считали,
что источником энергии двигателя служила атомная энергия. Теперь мы видим как
далеко от истины они были. Вскоре Клемм был убит, а материалы по двигателю
были уничтожены или засекречены.

Проводятся опыты и в наше время.

Перспективы применения ЦБ-двигателей поражают воображение. ЦБ-двигатели
являются неограниченным бестопливным источником самой экологичной энергии,
который спасет Землю и цивилизацию от удушья, ЦБ-двигатель идеален для
автомобилей и других видов транспорта. Самолеты без горючего могут крутиться
сутками вокруг шарика. ЦБ-двигатели можно использовать стационарно и в
передвижном варианте для силовых установок, вырабатывающих механическую,
электрическую и тепловую энергии. Их можно использовать в качестве
самодействующих насосов, не потребляющих обычной энергии. Вихревые «летающие
тарелки» заменят вертолеты. Теплогенераторы решат проблемы ЖКХ, исключат
дорогие теплосети, энергия станет топливонезависимой.

Удивительно, как же получилось, что в течение 2-х веков ученые прошли мимо
такого мощного и, можно считать, идеального источника дармовой энергии и,
несмотря на уже накопленный опыт энтузиастов в этом вопросе, официальная
наука не реагирует до сих пор? Причин здесь много:

1. Слепая и примитивная вера в ЗСЭ, в частности, что
энергия в механической системе обеспечивается приводом, а от сил инерции
избыточной энергии получить невозможно.

2. Считалось, что ЦБСИ являются внутренними силами и система с ЦБСИ –
замкнутая, а поэтому к ней применимо определение ЗСЭ.

3. Не было четкого понятия, что ЦБСИ только сопутствуют вращению массы и
возникают без затрат энергии привода, в виде бесплатного приложения.

4. Не считалось, что ЦБСИ, как любая другая сила, может производить энергию
при движении массы совершенно независимо от других сил и привода, т.е. это
обычная механическая сила.

5. При поверхностном анализе казалось, что, при движении массы от центра
вращения под действием ЦБСИ, энергия привода затрачивается как бы на
увеличение ЦБСИ, хотя в действительности энергия привода тратилась только на
увеличение окружной кинетической энергии (увеличение V).

6. Считается, что после корифеев развивать их работы нам грешным-дело
неблагодарное, ибо они все сливки уже сняли и славы на этом поприще не
заработаешь.

7. Несовершенная организация науки.

8. Отрицательное отношение у сильных мира сего к революционному
преобразования существующей энергетики: пока не сожгут все запасы топлива,
будут активно препятствовать новому.

Поэтому здесь нужна политическая воля государства и ООН, как при освоении
атомной энергии.

ЦБ-двигатели не нарушают ЗСЭ, поэтому не являются «вечными», и поэтому подлежат
беспрепятственному патентованию. Не патентование таких двигателей является
преступлением перед человечеством, тем более, что такие двигатели могли
появиться еще во времена Ньютона. Группа в АН по борьбе с антинаукой подлежит
немедленному расформированию, ибо она есть официозная лысенковщина. По сути
своей она является форпостом международной термоядерной мафии, которая не
дает развиваться альтернативной энергетике, более дешевой и экологичной. 50
лет нам обещают море энергии, а воз и ныне там, пожирая средства, отпускаемые
на науку. Жизнь сама отсеет ошибочные теории. Судьями должно быть все научное
сообщество и практика. Передний край науки должен быть очищен от запретов
престарелых академиков со взглядами начала прошлого века.

Автор:
Пузанов Борис Иванович.

Адрес: 670009, г.
Улан-Удэ, ул. Гастелло 4-50.

Образование: высшее, инженер-механик.

Место работы: г. Улан-Удэ, ОАО Улан-Удэнский авиационный завод.

Должность: инженер-конструктор.

В.С.Букреев — Центробежные двигатели

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Поэтому вихри Бенара можно создать и профилем логарифмической спирали.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Понимать природу и подражать ей. Виктор Шаубергер (документальный фильм на русском языке)

НАСА показало окончательный вариант полностью электрического пилотируемого самолёта X-57

Четыре года назад впервые за два десятка лет НАСА вернулось к разработке пилотируемого самолёта. Но это был не обычный самолёт, а самолёт-концепция. В агентстве решили на практике испытать отдельные принципы, которые могли бы помочь при проектировании полностью электрических самолётов. Так родился проект электросамолёта X-57 или Maxwell. Сегодня этот проект получил окончательное визуальное оформление.

В НАСА не стали изобретать велосипед самолёт и взяли за основу проекта X-57 четырёхместный итальянский легкий самолет Tecnam P2006T на двух двухцилиндровых поршневых двигателях Rotax 912S3. Агентство заменило оригинальные крылья самолёта на новые тонкие и с высоким соотношением сторон, чтобы снизить сопротивление воздуха и, соответственно, уменьшить необходимую для взлёта тягу электрических двигателей.

Вместо двух бензиновых двигателей на крыло равномерно подвешены 12 гондол с электрическими двигателями и два двигателя с большими 1,5-метровыми пропеллерами на концевых закрылках крыла. Пропеллеры на малых двигателях выдвижные ― они раскрываются под действием центробежной силы в момент раскручивания ротора. Концевые двигатели включаются только на высоте при переходе на крейсерскую скорость. Все 12 малых двигателей при этом отключаются, а лопасти автоматически прячутся в углублениях гондол и не создают сопротивления набегающему потоку воздуха.

Перед посадкой малые двигатели снова включаются и позволяют совершить манёвр. Концевые двигатели с большими пропеллерами выполняют ещё одну функцию. В процессе набора высоты и при посадке они служат генераторами электричества и пополняют запасы энергии тяговых аккумуляторов.

По расчётам НАСА на крейсерской скорости электросамолёт Maxwell X-57 покажет эффективность до 500 %. При этом в полёте он будет малошумящим и экологически чистым. Лётные испытания финальной модели X-57 Mod IV, внешний вид которой показало агентство, намечены на этот год.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Двигатели. Рядный? V-образный? «Оппозит»? — ДРАЙВ

В начале XX века, когда конструкторская мысль бушевала вовсю, двигатель рабочим объёмом 10 л мог быть как одноцилиндровым, так, к примеру, и рядной «восьмёркой». Тогда никого особо не удивляли установленная на автомобиле рядная «шестёрка» объёмом 23 л или семицилиндровый звездообразный мотор с аэроплана…

Однако рост мощностей, оборотов и ожесточенная борьба за снижение себестоимости всё расставили по местам. Простейший одноцилиндровый мотор для автомобилестроителей остался в далёком прошлом. Средний объём цилиндра двигателя обычного автомобиля сейчас — от трёхсот до шестисот кубических сантиметров. Литровая мощность — от 35 л.с./л для безнаддувного дизеля до 100 л.с./л для форсированного бензинового «атмосферника». Для серийных двигателей это оптимум, выходить за рамки которого просто невыгодно.

Очень маленькие цилиндры часто встречаются на японских микролитражках: например, объём рядной «четвёрки» у Subaru R1 — всего 658 см³. Из «европейцев» отличился трёхцилиндровый дизельный Smart — 799 «кубиков». Есть цилиндры-напёрстки и у «корейцев»: трехцилиндровый Matiz — это 796 «кубиков», а четырёхцилиндровый — 995. «Четвёркой» объёмом 1086 см³ оснащаются Hyundai i10 и Kia Picanto. На другом полюсе — конечно же «американцы». Объём V-образной «восьмёрки» купе Chevrolet Corvette Z06 составляет 7011 см³. Хотя японцы, например, оснащали внедорожник Nissan Patrol предыдущего поколения рядной «шестёркой» TB48DE объёмом 4758 «кубиков».

Сегодня двигатель мощностью 100 л.с. в большинстве случаев окажется четырёхцилиндровым, у 200-сильного будет четыре, пять или шесть цилиндров, у 300-сильного — восемь… Но как эти цилиндры расположить? Иными словами — по какой схеме строить многоцилиндровый двигатель?

Простота хуже компактности

О чём болит голова у конструктора? Во-первых, о том, как упростить конструкцию двигателя, чтобы он был дешевле в производстве и легче в обслуживании. Самый простой двигатель — рядный (мы будем обозначать такие моторы индексами R2, R3, R4 и т. д.). Располагаем в ряд нужное количество цилиндров — получаем необходимый рабочий объём.

Двигатель R3 (А). Угол между кривошипами — 120°.
Добиться равномерности вспышек в двухцилиндровом двигателе (В) можно только при двухтактном цикле.
А такой мотор (C), например, стоит на «Оке». Поршни движутся синфазно.

Двух- и трёхцилиндровые двигатели встречаются на автомобилях нечасто, хотя мода на «двухгоршковые» моторчики набирает обороты. Тому способствуют продвинутые системы смесеобразования и применение турбонаддува (как, например, на 85-сильной двухцилиндровой турбоверсии хэтчбека Fiat 500). А вот рядная «четвёрка» попала в самый массовый диапазон рабочего объёма легковых автомобилей — от 1,0 до 2,4 л.

В современных четырёхтактных двухцилиндровых двигателях, вроде турбомотора Фиата 500, проблему вибраций отчасти решает балансирный вал.

Пятицилиндровые рядные моторы появились на серийных автомобилях сравнительно недавно — в середине 70-х годов. Первым был Mercedes-Benz со своими дизельными «пятёрками» — они появились в 1974 году (на модели 300D с кузовом W123). Через два года увидел свет пятицилиндровый двухлитровый бензиновый двигатель Audi. А в конце 80-х годов такие моторы сделали Volvo и FIAT.

Рядные «шестёрки», до недавнего времени столь популярные в Европе, нынче во мгновение ока стали вымирающим видом. А про рядную «восьмёрку» и говорить нечего — с ней практически распрощались еще в 30-х годах. Почему?

Ответ прост. С ростом числа цилиндров двигатель становится длиннее, и это создаёт массу неудобств при компоновке. Например, втиснуть поперёк моторного отсека переднеприводного автомобиля рядную «шестёрку» удавалось в считанных случаях — можно припомнить лишь английский Austin Maxi 2200 середины 60-х годов (тогда конструкторам пришлось спрятать коробку передач под двигателем) и Volvo S80 с суперкомпактной коробкой передач.

Два мотора R3, составленные друг за другом, дают великолепный результат — абсолютно уравновешенную рядную «шестёрку».

Как укоротить рядный мотор? Его можно «распилить» пополам, поставить две половинки рядом друг с другом и заставить работать на один коленвал. Такие моторы, у которых цилиндры расположены в виде латинской буквы V, вдвое короче рядных — наибольшее распространение получили двигатели с углом развала блока 60° и 90°. А V-образный мотор с углом развала блока 180°, в котором цилиндры расположены друг против друга, называют оппозитным (или «боксером» — обозначения В2, В4, В6 и т. д. происходят именно от слова boxer).

Такие моторы сложнее рядных — например, у них две головки цилиндров (каждая со своей прокладкой и коллекторами), больше распредвалов, сложнее схема их привода. А оппозитные двигатели ещё и занимают много места в ширину. Поэтому из компоновочных соображений они применяются довольно редко — производителей «боксеров» можно пересчитать по пальцам.

А как сделать V-образный двигатель еще компактнее? Одно из простых, на первый взгляд, решений — установить угол развала блока менее 60°. Действительно, такие моторы были, но редко — можно вспомнить, например, автомобили Lancia Fulvia 70-х годов с моторами V4, угол развала блока которых составлял 23°. Почему же этим не пользовались все? Дело в том, что перед конструктором двигателя всегда стоит ещё одна проблема — вибрации.

О силах и моментах

Вообще без вибраций поршневой двигатель внутреннего сгорания работать не может — так уж он устроен. Но бороться с ними нужно, и не только для повышения комфорта пассажиров. Сильные неуравновешенные вибрации могут вызвать разрушения деталей мотора — со всеми вылетающими и выпадающими оттуда последствиями…

Отчего возникают вибрации? Во-первых, в некоторых схемах двигателей вспышки в цилиндрах происходят неравномерно. Таких схем конструкторы по возможности избегают или стараются делать массивней маховик — это помогает сгладить пульсации крутящего момента. Во-вторых, при движении поршней вверх-вниз они то разгоняются, то замедляются, из-за чего возникают силы инерции — сродни тем силам, что заставляют пассажиров автомобиля кланяться при торможении или вдавливают их в спинки сидений при разгоне. В-третьих, шатун в двигателе движется вовсе не вверх-вниз, а совершает сложное движение. Да и возвратно-поступательное перемещение поршня от верхней мёртвой точки к нижней тоже нельзя описать простой синусоидой.

Силы инерции от двух масс, вращающихся на одном валу поодаль друг от друга, создают свободный момент.
В простейшем моторе есть свободные силы инерции, но нет моментов. Цилиндр-то один.

Поэтому среди сил инерции появляются составляющие с удвоенной, утроенной, учетверённой частотой вращения коленвала… Этими так называемыми силами инерции высших порядков, как правило, пренебрегают — они по сравнению с основной силой инерции (которой присвоили первый порядок) очень малы. Исключение составляют силы инерции второго порядка, с которыми приходится считаться. Плюс к этому, пары сил, приложенные на определённом расстоянии, образуют моменты — так происходит, когда в соседних цилиндрах силы инерции направлены в разные стороны.

Что сделать для того, чтобы уравновесить силы и моменты? Во-первых, можно выбрать схему мотора, в которой цилиндры и кривошипы коленчатого вала расположены таким образом, что силы и моменты взаимно уравновесят друг друга — всегда будут равны и направлены в противоположные стороны.

Яркий представитель вымершего племени автомобилей с рядной «восьмёркой» — модель 1930-х годов Alfa Romeo 8C.

А если ни одна из уравновешенных схем не подходит — например, из компоновочных соображений? Тогда можно попытаться по-другому расположить шейки коленвала и применить всякого рода противовесы, создающие силы и моменты, равные по величине, но противоположные по направлению основным уравновешиваемым силам. Иногда это можно сделать, разместив противовесы на коленчатом валу мотора. А иногда — на дополнительных валах, которые называют балансирными валами противовращения. Называются они так потому, что крутятся в другую сторону, нежели коленвал. Но это усложняет и удорожает двигатель.

Чтобы облегчить описание степени уравновешенности разных двигателей, мы подготовили сводную таблицу. Зелёным в ней выделены самоуравновешенные силы и моменты, а красным — свободные (те, что не уравновешены и вырываются на свободу — через опоры силового агрегата проходят на кузов автомобиля).

Степень уравновешенности (зелёная ячейка — уравновешенные силы или моменты, красная — свободные)
	1	R2	R2*	V2	B2	R3	R4	V4	B4	R5	VR5	R6	V6	VR6	B6	R8	V8	B8	V10	V12	B12
Силы инерции первого порядка
Силы инерции второго порядка
Центробежные силы**
Моменты от сил инерции первого порядка
Моменты от сил инерции второго порядка
Моменты от центробежных сил
* Поршни в противофазе.
** Уравновешиваются противовесами на коленчатом вале.

Что же получается? Из распространённых типов двигателей абсолютно уравновешенных всего два — это рядная и оппозитная «шестёрки». Теперь понимаете, почему BMW и Porsche так крепко держатся за такие моторы? Ну а о причинах, по которым от них отказываются остальные, мы уже упоминали. Теперь рассмотрим поподробнее остальные схемы.

Шестицилиндровый «оппозитник» водяного охлаждения Porsche. С левой и правой сторон блока в целях экономии стоят одинаковые головки, поэтому цепные приводы распредвалов пришлось устраивать и спереди, и сзади.

Уравновешенные и не очень

Из двухцилиндровых двигателей на автомобилях нынче применяется только один — двухцилиндровый рядный мотор с коленчатым валом, у которого кривошипы направлены в одну сторону (такой, например, стоял на отечественной «Оке»). Как видно, этот двигатель по степени уравновешенности похож на одноцилиндровый, поскольку оба поршня движутся вверх и вниз одновременно, в фазе. Для того чтобы уравновесить свободные силы инерции первого порядка, в моторе «Оки» слева и справа от коленвала применялись два вала с противовесами. А как же быть с силами второго порядка? Для того чтобы с ними справиться, пришлось бы добавить ещё два балансирных вала, что на двухцилиндровом моторе, изначально предназначенном для маленьких и дешёвых автомобилей, было бы совершенно неуместным.

Впрочем, это ещё ничего — много двухцилиндровых моторов выпускалось вообще без балансирных валов. Так было, например, на малышках Fiat 500 образца 1957 года. Да, вибрации были, их старались погасить подвеской силового агрегата… Но мотор зато получался простым и дешёвым! Дешевизна двухцилиндровых двигателей соблазняет разработчиков и сегодня: не зря же эту схему использовали создатели самого доступного автомобиля планеты, индийского хэтчбека Tata Nano.

Машин с оппозитной «двойкой» — по экономическим и компоновочным соображениям — было немного. Можно упомянуть, например, французский Citroen 2CV.

Двухцилиндровый двигатель, у которого кривошипы направлены в разные стороны (под углом 180°), можно встретить сегодня только на мотоциклах. Поскольку поршни в нём всегда движутся в противофазе, то он уравновешен лучше. Однако равномерного чередования вспышек в цилиндрах можно добиться только на двухтактных моторах — такие двигатели устанавливались на довоенные DKW и их прямых наследников, пластиковые гэдээровские Трабанты. По причине простоты и дешевизны никаких балансирных валов на них тоже не было, а с возникающими вибрациями просто мирились.

Автомобиль с двухцилиндровым V-образным мотором припоминается только один — отечественный НАМИ-1. А до наших дней этот тип двигателя дожил только на мотоциклах — вспомните американский Harley Davidson и его японских последователей с их V-образными «двойками» во всей хромированной красе. Такой мотор можно уравновесить практически полностью с помощью противовесов на коленчатом валу, но достичь равномерного чередования вспышек невозможно. Хорошо, что байкеры особого внимания на вибрации не обращают…

НАМИ-1 — прототип 1927 года.

Трёхцилиндровый двигатель уравновешен хуже, чем рядная «четвёрка», и поэтому производители трёхцилиндровых моторов — например, Subaru и Daihatsu — стараются оснащать их балансирными валами. В своё время опелевские двигателисты решили отказаться от балансирного вала, разрабатывая трёхцилиндровый мотор семейства Ecotec для Корсы второго поколения — в целях удешевления и уменьшения механических потерь. И трёхцилиндровая Corsa после дебюта в 1996-м была раскритикована немецкими автожурналистами: «По городу на переменных режимах ездить совершенно невозможно».

В самой популярной среди двигателистов рядной «четвёрке» остаётся свободной сила инерции второго порядка. Её можно уравновесить только балансирным валом, вращающимся с удвоенной скоростью. (Вы не забыли — сила инерции второго порядка действует с удвоенной частотой?) А для компенсации момента от балансирного вала придётся ставить ещё один, вращающийся в противоположную сторону. Дорого? Безусловно. Однако моторы с балансирными валами можно встретить на автомобилях Mitsubishi, Saab, Ford, Fiat и самых разных марок концерна Volkswagen.

Пример рядной «четвёрки» с балансирными валами — двухлитровый двигатель Audi. Валы располагаются по обе стороны от коленвала и с удвоенной скоростью вращаются в противоположные стороны. Здесь балансирные валы расположены снизу и соединены зубчатой передачей, а раньше (как, например, на приведённом на картинке внизу двигателе Saab 2.3) их располагали сверху и у каждого был свой шкив цепного привода.

Кстати, оппозитная «четвёрка» уравновешена лучше, чем рядная, — здесь есть только момент от сил инерции второго порядка, который стремится развернуть двигатель вокруг вертикальной оси. Однако и «оппозитник» воздушного охлаждения легендарного «Жука», и знаменитые «боксеры» Subaru обходились и обходятся без балансирных валов.

Subaru из компоновочных соображений предпочитает рядной «четвёрке» оппозитную. Что до вибраций, то силы инерции второго порядка у «боксера» уравновешены, но момент от них всё же остаётся свободным.

У рядных «пятёрок» с уравновешенностью дела обстоят не очень. Силы инерции компенсируются, но вот моменты от этих сил… Во время работы двигателя по блоку постоянно «пробегает» волна изгибающего момента, поэтому блок должен быть весьма жёстким. Однако и Mercedes-Benz, и Audi, и Volvo борются с вибрациями, дорабатывая подвеску силового агрегата или применяя специальные противовесы (как у наддувной «пятёрки» 2.5 TFSI на Audi TT RS). И только фиатовские мотористы применяли балансирный вал, который полностью уравновешивал все моменты.

На картинке FIAT JTD от хэтчбека Croma — потомок пятицилиндрового турбодизеля Fiat TD 125 объёмом 2387 см³, образованного путём добавления одного цилиндра к 1,9-литровой «четвёрке» TD 100. Балансирный вал — слева, в нижней части картера.
Под каким углом расположить кривошипы коленвала рядной «пятёрки»? 360° делим на пять… Правильно — 72°!

Кстати, практически все «пятёрки» образованы путём прибавления ещё одного цилиндра к четырёхцилиндровому двигателю — как кубики в конструкторе. Делают это для того, чтобы с минимальными производственными и конструкторскими затратами получить более мощные моторы. При этом всю начинку, включая поршни, шатуны, клапаны и т. д., можно взять от «четвёрки». Понадобятся иные блок и головка цилиндров и, само собой, коленчатый вал, кривошипы которого должны быть расположены под углом в 72°.

О шестицилиндровых моторах — мечте с точки зрения уравновешенности — мы уже упоминали. А вот в моторах V6, которые вытесняют рядные «шестёрки», ситуация с уравновешенностью такая же, как у «трёшки», то есть не ахти. Поэтому, например, балансирным валом в развале блока цилиндров был оснащён самый первый двигатель V6 фирмы Mercedes-Benz — заслуженный М112 с тремя клапанами на цилиндр. У трёхлитровой «шестёрки» концерна PSA вал находился в одной из головок блока. На других моторах того времени инженеры пытались не усложнять конструкцию и старались свести уровень вибраций к минимуму за счёт усовершенствованной подвески силового агрегата и хитроумного смещённого расположения шатунных шеек коленчатого вала (как, например, на Audi V6).

В моторе V6 с углом развала блока 90° сдвоенные кривошипы расположены под углом 120°. А в моторах с развалом 60° каждый шатун приходится устанавливать на своём кривошипе.
Для уравновешивания свободного момента от сил второго порядка мотору V6 90° необходим один балансирный вал (показан стрелкой). В двигателе Citroen 3.0 V6 он был установлен в одной из головок блока.

У новейших мерседесовских двигателей V6 угол развала блока сократился до 60°, в результате чего необходимость в балансирном вале отпала.

Добавим сюда ещё одно замечание — в моторах V6 с развалом в 90° не обеспечивается равномерное чередование вспышек в цилиндрах. Возникающая неравномерность хода может компенсироваться за счёт утяжелённого маховика, но лишь отчасти. Вот вам и ещё один источник вибраций…

Двигатели V8 с углом развала цилиндров в 90° и коленвалом, кривошипы которых располагаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, весьма неплохо уравновешены. В таком моторе можно обеспечить равномерное чередование вспышек, что тоже работает на плавность хода. Остаются неуравновешенными два момента, которые можно полностью утихомирить с помощью двух противовесов на коленчатом валу — на щеках крайних цилиндров. Понимаете, почему американцы раньше других прочувствовали всю прелесть V-образных моторов? Вибрации и тряски в своих автомобилях они очень не любят…

Двигатель V8: и развал блока, и угол между кривошипами — 90°.

Напоследок можно поговорить о схемах необычных. Сначала вспомнить о моторах V4. Таких было немного — европейский Ford образца 60-х годов (который стоял на автомобилях Ford Taunus, Capri и Saab 96) да чудо-двигатель отечественного «Запорожца». Здесь не обошлось без уравновешивающего вала для момента от сил инерции первого порядка. Впрочем, конструкторы вышеупомянутых автомобилей выбирали эту схему из условий компактности и отчасти экономии, а не за хорошую уравновешенность.

Ford и ЗАЗ выбрали экзотику: мотор V4, в котором и угол развала блока, и угол между кривошипами составляют 90°.
Угол развала цилиндров моторов V2 колеблется от 25° до 90°.

А что насчёт V-образных «десяток»? Как можно видеть, степень уравновешенности таких моторов точно такая же, как и у моторов R5. Впрочем, конструкторы прежних моторов Формулы-1 или монстров Dodge Viper и Dodge RAM, где стоят двигатели V10, о вибрациях думали далеко не в первую очередь.

Как жаль, что Viper и его коллосальный V10 — уже история.

Двигателями V10 отметилась целая череда знаковых машин: BMW M5, Audi S6 и S8, а также RS6 с наддувной «десяткой». Не говоря уже об автомобилях Lamborghini. Наконец, Lexus LFA тоже оснащается двигателем V10.

Ну а прочие схемы легко свести к предыдущим. Например, оппозитная «восьмёрка» (пример применения — гоночные болиды Porsche 917) — это две «четвёрки», работающие на один коленвал. А V-образный и оппозитный двенадцатицилиндровые двигатели можно свести к двум рядным «шестёркам».

VR6, VR5, W12…

Помните, мы упоминали о V-образных моторах с малым углом развала блока — как на Лянчах? Раньше таких схем избегали — уравновесить их сложнее, чем моторы с развалом в 60° или 90°, а выигрыш в компактности тогда ценили не так…

Но теперь ситуация изменилась. Во-первых, повсеместно применяются гидроопоры силового агрегата, которые значительно ослабляют вибрации. Во-вторых, пространство под капотом нынче на вес золота. Ведь кто раньше мог себе представить скромный хэтчбек с 2,8-литровым мотором? А теперь — пожалуйста! Всё началось с Фольксвагена Golf VR6 третьего поколения.

Знаменитый фольксвагеновский двигатель VR6, «V-образно-рядный» мотор (об этом и говорит обозначение VR), стал дальнейшим развитием V-образных двигателей с малым углом развала блока. Цилиндры этого мотора разведены на ещё меньший угол, чем на Лянчах, — всего на 15°. Угол настолько мал, что такой мотор называют ещё «смещённо-рядным». Гениальное решение — «шестёрка» 2.8 компактнее, чем обычный мотор V6, да ещё и имеет одну головку блока! Потом появился двигатель VR5 — это VR6, от которого «отрезали» один цилиндр. После этого мотористы концерна Volkswagen вообще словно с цепи сорвались.

Двигатель VR5 2.3 конструкторы Фольксвагена получили, отняв один цилиндр от мотора VR6. Угол развала компактного блока — 15°, все пять цилиндров укрыты одной головкой блока.

Они придумали суперкомпактный двигатель W12, который дебютировал в 1998 году на концепт-каре W12 Roadster. Это два двигателя VR6, установленные под углом 72° на одном коленвале. Но прежде в серию пошёл мотор W8, которым оснащалась топ-модель седана Passat. Там тоже два мотора VR6, от которых «отрезано» по два цилиндра и которые тоже объединены в одном блоке на одном коленвале. Когда-то в Вольфсбурге подумывали и о восемнадцатицилиндровом двигателе — но в итоге остановились на W16 с четырьмя турбокомпрессорами, который разгоняет Bugatti Veyron до 431 км/ч.

Супермотор W12, показанный на концепте имени себя, приводит в движение представительские модели фирм Audi, Volkswagen и Bentley. На фото хорошо видно шахматное расположение цилиндров пары блоков, объединённых в одной отливке под углом 72°. Длина 420-сильного мотора — всего 51 см, ширина — 70 см.

Почему же таких моторов не было раньше? Взгляните, к примеру, на коленвал двигателя W12 — такое технологу и в страшном сне не приснится! Создателям новых схем должен помогать компьютер. Чтобы просчитать все варианты угла развала блока, расположения шатунных шеек, порядка вспышек в цилиндрах и выбрать самый уравновешенный, без помощи вычислительных мощностей обойтись очень сложно.

Теория и практика

Как видно, при выборе схемы силового агрегата конструкторы ставят во главу угла вовсе не степень уравновешенности. Главное — это удачно вписать в моторный отсек такой двигатель, который будет обладать наилучшим соотношением массы, размеров и мощности. Потом, двигатели сейчас всё чаще строятся по модульному принципу. Говоря упрощённо, на одной поршневой группе можно построить любой мотор — и трёхцилиндровый, и W12. Вслед за Фольксвагеном на модульные конструкции переходит всё больше производителей. Новейшая линейка моторов Mercedes — тому отличное подтверждение.

А вибрации… Во-первых, следует различать теоретическую и действительную уравновешенность двигателя. Если коленчатый вал в сборе с маховиком не отбалансирован, а поршни и шатуны заметно отличаются по массе, то трясти будет даже рядную «шестёрку». А потом, действительная уравновешенность всегда значительно хуже теоретической — по причинам отклонения деталей от номинальных размеров и из-за деформации узлов под нагрузкой. Так что вибрации «прорываются» из двигателя наружу при любой схеме. Поэтому автомобильные инженеры и уделяют такое внимание подвеске силового агрегата. На самом деле конструкция и расположение опор двигателя — не менее важный фактор, чем степень уравновешенности самого мотора…

Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.

Почему двигатель самолета брякает? – FrequentFlyers.ru

Многие пассажиры при посадке в самолет через автотрап замечают странные звуки, которые издает работающая на низких оборотах турбина: то ли металлический лязг, то ли бряцанье бутылок — еще похлеще, чем в детстве, когда к остановке подкатывает ЛиАЗ-677 😉 Тут же просыпается аэрофобия: посмотрите, что-то не то с самолетом, как на нем лететь? Караул! Рассказываем подробнее, что это такое.

Во-первых, не турбина, а двигатель. Турбина — это только небольшая часть турбовентиляторного двигателя, которые устанавливаются на современные самолеты. И “реактивным” этот двигатель называть неправильно, потому что реактивной струей в них создается от силы 20% тяги, а остальную тягу создает вентилятор. Вентилятор — это как раз та часть, которая находится впереди двигателя и вы видите, как он вращается.

Во-вторых, во время посадки пассажиров двигатель не работает. Не на малом газу, никак. Он просто выключен полностью, и запуск двигателей начинается только после окончания посадки, буксировки и получения разрешения от диспетчера. Вентилятор же вращается от ветра! Попробуйте хорошенько дунуть на бытовой вентилятор или чуть-чуть дунуть на компьютерный — они тоже начнут вращаться.

Так, стоп, вы же явно слышите характерный свист работающего двигателя! Правильно, это работает вспомогательная силовая установка (ВСУ, APU) в хвосте; от нее на стоянке при отсутствии наземного источника (GPU) запитаны электросистемы, система кондиционирования и вентиляции и т.д. Вентилятор вращается ветром и только ветром! (И, кстати, именно поэтому если самолет ставится на стоянку надолго, например, на ночь, двигатели закрывают чехлами, чтобы не крутились просто так, и чтобы ветром внутрь не нанесло пыли, грязи, снега и т.п.)

ВСУ самолета семейства Airbus A320

Вентилятор состоит из множества лопаток, которые при его вращении захватывают воздух и проталкивают его дальше, создавая тягу. Каждая лопатка закреплена в пазу на роторе. Но на некоторых моделях двигателей они закреплены не жестко, а имеют определенный люфт (свободный ход), что снижает нагрузки в рабочем режиме. То есть, “болтаются” они не из-за того, что двигатель изношен, а потому, что так задумано.

При этом на таких двигателях лопатки оснащены бандажными полками, которые увеличивают жесткость лопатки, а также не дают ей вибрировать под нагрузкой: поток воздуха, воздействующий на полку, как бы дополнительно удерживает ее.

Ротор двигателя и пазы (замки) крепления лопаток

Лопатка с бандажной полкой

Лопатки с полками и ротор

Когда вентилятор вращается под действием ветра на низких оборотах, соседние лопатки, расположенные в определенных положениях (в верхней и нижней точках), как бы “переваливаются” и стукаются полками друг об друга. А когда двигатель начинает работать, то обороты вентилятора увеличиваются и центробежная сила уже не дает лопаткам болтаться: они выстраиваются строго вдоль радиусов и не касаются друг друга.

Описанная конструкция вентиляторов используется, например, на двигателях Pratt&Whitney JT9D (на Boeing 747), Rolls-Royce RB211 (модификации Boeing 747, 757, 767), CFM 56-3 (устанавливаются на все Boeing 737-300, 737-400, 737-500) и CFM 56-5 (Airbus A318, A319ceo, A320ceo, A321ceo), а вот на CFM 56-7 (Boeing 737-600, 737-700, 737-800, 737-900, 737-900ER) лопатки имеют другую форму без бандажных полок, закреплены жестко и не брякают. На двигателях CFM LEAP (737 MAX, A320neo) лопатки закреплены жестко и выполнены из композитных материалов и тоже не брякают.

Глоссарий | Briggs & Stratton

Система воздушного фильтра:

Удаляет из воздуха такие частицы, как пыль, грязь и мусор, и предотвращает их попадание в ваш двигатель.

Усовершенствованная система контроля мусора — это система воздухоочистителя, которая втягивает воздух в элемент, в котором большой мусор проходит через щели для выброса. Удаляет большие частицы грязи и мусора для продления срока службы воздушного фильтра и превосходной защиты двигателя.
Автомобильный воздухоочиститель с поролоновым предварительным очистителем (двойной элемент): обеспечивает дополнительную защиту от попадания мусора в двигатель.
Dual-Clean™: комбинированный автомобильный бумажный фильтр и поролоновый предварительный очиститель для дополнительной защиты от грязи и мусора. Два уровня защиты от грязи для дополнительной защиты и повышения долговечности двигателя.
Воздухоочиститель со сменным патроном: гофрированный бумажный фильтрующий элемент, вставленный в картридж, который обеспечивает улучшенную защиту от попадания мусора в двигатель. Эффективный и простой в обслуживании.
Встроенный циклонный воздушный фильтр: фильтр, который использует центробежную силу для отделения частиц от воздуха. Воздушный поток проходит через цилиндрический фильтр, создавая высокоскоростную спираль. Благодаря центробежной силе, все частицы пыли и грязи перемещаются к стенам фильтра и падают вниз, откуда их можно легко извлечь. Очень эффективен в случае больших частиц и сложных условий работы.
Воздушный фильтр с масляной ванной: состоит из масляного резервуара на дне очистителя и поролонового фильтра сверху. Входящий воздух проходит по нескольким направлениям, прежде чем он поступает в двигатель. Все эти изменения направления заставляют тяжелые частицы грязи падать в масло из-за инерции движения. Самые легкие из них попадают в поролоновый фильтр. В результате в двигатель поступает очень чистый воздух.
Пропитанный маслом поролоновый воздушный фильтр: многоразовый и моющийся пропитанный маслом поролон, который захватывает грязь и мусор в поступающем воздухе. Одновременно простой и эффективный.
Двойное овальное уплотнение: увеличенная фильтрующая способность благодаря двум уплотнительным поверхностям для максимальной защиты от попадания грязи. Позволяет увеличить поток воздуха для повышения производительности, при этом защищая от прямого засасывания воздуха для увеличения срока службы двигателя.
Бумажный воздушный фильтр (плоский): гофрированный бумажный фильтрующий элемент, который обеспечивает улучшенную защиту от попадания мусора в двигатель.. Эффективный и простой в обслуживании.
Бумажный воздушный фильтр (овальный): гофрированный бумажный фильтрующий элемент, который обеспечивает улучшенную защиту от попадания мусора в двигатель.. Эффективный и простой в обслуживании.

Балансировочная система:

Механическое устройство, которое уменьшает вибрацию, вызванную возвратно-поступательными движениями поршня. Уменьшите вибрацию и обеспечьте более плавную работу.

AVS® (антивибрационная система): запатентованная система линейного балансирования исключает поперечное движение традиционных систем. Уменьшите вибрацию и обеспечьте более плавную работу.

Тип подшипника:

Элемент, который разделяет движущиеся части, чтобы уменьшить трение и износ. Простой и надежный.

Алюминиевый: обработанная алюминиевая поверхность подшипника.
Двойные шариковые подшипники: подшипники, в которых используются маленькие шарики, расположенные между двумя усиленными металлическими поверхностями. Шарики разделяют их, уменьшая трение. Повышенная надежность и превосходная несущая способность.

Карбюратор:

Устройство, которое смешивает воздух и топливо в надлежащей пропорции в соответствии с частотой вращения двигателя и подает смесь в цилиндры двигателя.

Двухдиффузорный карбюратор: карбюратор, который включает в себя два канала для потока смеси воздуха/бензина. Обеспечивает исключительный прием нагрузки для лучшего баланс двигателя.
Поплавковый карбюратор: карбюратор с поплавком и иглой, помещенной в небольшой топливный резервуар в камере, из которой он забирает топливо. Эта система регулирует высоту топлива. Следовательно, она регулирует смесь воздуха/топлива, которая попадает в двигатель. Оптимальная подача топлива для повышения надежности и превосходной производительности.

Цилиндры:

Центральная рабочая часть двигателя внутреннего сгорания. Поршень перемещается вверх и вниз внутри цилиндра, создавая 4 хода (потребление, компрессия, создание энергии и выхлоп).

Dura-Bore™: чугунная втулка, вдавленная в алюминиевый цилиндр двигателя. Увеличенная прочность и долговечность, которые противостоят износу и неправильному обращению, одновременно обеспечивая улучшенный контроль масла.
Kool Bore™: обработанный алюминиевый цилиндр. Легкий и коррозионностойкий.
Одноцилиндровый двигатель: двигатель с одним цилиндром. Простая и надежная конструкция.
Двухцилиндровый V-образный двигатель: двигатель с двумя цилиндрами, в котором цилиндры расположены под углом 45 градусов относительно друг друга, чтобы обеспечить более плавную и более тихую работу.

Рабочий объем (куб. см/куб. дюйм):

Объем внутри цилиндра двигателя или объем воздушно-топливной смеси, который двигатель может втянуть за один полный цикл работы. Обычно указан в кубических сантиметрах или кубических дюймах.

Eco-Plus™:

Технология сокращения выбросов, которая значительно снижает выбросы в виде топливных испарений (проникающие и вентилирующие выбросы), если оборудование не используется.

Система впрыска топлива с электронным управлением (EFI):

Альтернативная система для карбюратора. Когда воздух попадает в цилиндр двигателя, система EFI распыляет топливо через топливные форсунки. Этот процесс регулируется электронным блоком управления (Electronic Control Unit, ECU), который определяет правильное количество топлива и время распыления в зависимости от условий эксплуатации. Максимальная топливная экономичность и улучшенная работа двигателя.

Топливный фильтр:

Фильтр, вставленный в топливопровод, который не допускает грязь и мусор в подаваемое топливо.

Стандартный топливный фильтр (75 микрон): топливный фильтр с металлическим экраном. Не позволяет небольшим частицам грязи засорять форсунки и каналы карбюратора.

Регулятор:

Регулирует частоту вращения двигателя и предотвращает чрезмерное ускорение, поддерживая обороты на постоянном уровне независимо от изменения нагрузки. Он поддерживает одинаковую частоту вращения двигателя даже при большой нагрузке.

Механический регулятор. Эта система использует шестерни и противовесы внутри картера, чтобы определить скорость и изменение нагрузки, чтобы соответственно отрегулировать скорость. Он регулирует дроссельную заслонку, чтобы в любой момент запускать в карбюратор правильный объем топливо-воздушной смеси. Поэтому он регулирует частоту вращения двигателя, чтобы обеспечить максимальную мощность при интенсивном использовании.

Маслозаливная горловина высокого профиля:

Масляная трубка, обеспечивающая легкий доступ для проверки и наполнения масла, чтобы предотвратить переливание или недоливание масла. Она установлена в верхней части двигателя.

Полная мощность в л/с (лошадиные силы):

Измерение скорости работы двигателя с течением времени. Мощность, которая необходима для выполнения работы.

Система зажигания:

Создает и контролирует искру, которая необходима в цилиндре двигателя для сжигания топлива.

Электронная система зажигания Magnetron® — это электронная система зажигания, которая состоит из вращающегося магнита, помещенного в маховик, и узла катушки. Обеспечивает надежный запуск без необходимости технического обслуживания.

Система смазки:

Система, которая хранит, очищает, охлаждает и повторно циркулирует масло через двигатель, чтобы смазывать и охлаждать движущиеся части. Предотвращает износ и трение.

Система подачи смазки под давлением с масляным фильтром: похожа на автомобильный двигатель, который непрерывно подает масло под давлением к важным деталям двигателя для максимальной смазки и длительного срока службы двигателя. Находящийся в масляном поддоне высокомощный насос подает смазку к коленчатому валу и поверхностям вкладыша шатунного подшипника.
Система смазки под давлением с масляным фильтром: смазка под давлением обеспечивает контролируемый поток чистого масла к подшипникам для уменьшения износа и увеличения срока службы двигателя. Находящийся в масляном поддоне высокомощный насос подает смазку к коленчатому валу и поверхностям вкладыша шатунного подшипника. Система смазки под давлением включает в себя масляный фильтр премиум-класса.
Смазка разбрызгиванием: при смазке разбрызгиванием, находящийся в картере брызговик или маслоотражатель разбрызгивает масло на детали, предотвращая засорение небольших проходов. В двигателях с горизонтальным коленчатым валом брызговик прикреплен к шатуну. Он поднимает масло из резервуара и разбрызгивает его по рабочим поверхностям, когда поршень проходит через цилиндр. В двигателях с вертикальным коленчатым валом вращающаяся шестерня с лопастями погружается в масло и разбрызгивает масло по всему картеру.

Механическое снятие компрессии:

Устройство, которое удерживает клапан слегка открытым во время такта компрессии, чтобы сбросить давление в камере сгорания во время запуска, и автоматически возвращается в нормальное состояние при воздействии центробежных сил двигателя. Автоматически уменьшает усилие компрессии для обеспечения плавного и легкого запуска.

Глушитель:

Предназначен для снижения шума, повышения производительности и устойчивости к коррозии.

Низкотональный глушитель: обеспечивает низкий уровень шума и хорошее качество звука.
Сверхнизкотональный глушитель: обеспечивает тихую работу при оптимальном качестве звука.
Рабочий глушитель: значительно уменьшает шум и обеспечивает исключительное качество звука.

Емкость масляного бака (унций / мл):

Рекомендуемый объем запаса масла.

Маслозаливное отверстие:

Позволяет проверять и заливать масло, чтобы предотвращать переливание или недоливание масла.

Крышка топливного бака для уменьшения испарений («уголь в крышке» (Carbon in Cap, CIC)):

Крышка топливного бака содержит активированный уголь. Уголь действует как поглощающая среда и уменьшает количество испарений из топливного бака.

Пусковая система:

Электростарт: используйте двигатель с питанием от аккумулятором, чтобы запустить двигатель с помощью ключа, переключателя или кнопки. Беспроблемный запуск. Просто поверните ключ и готово!
Система Prime ‘N Pull™: требуется подкачка топлива для запуска двигателя. Позволяет закачать правильное количество топлива в систему для надежного запуска.
Система Ready Start®: автоматическое определение температуры двигателя для подачи необходимого количества топлива в карбюратор. Подкачка топлива или регулирование дроссельной заслонки не требуется. Просто потяните для увеличения мощности.
S2 Start Guarantee®: наша личная гарантия запуска. Если ваш двигатель не запускается c первых двух попыток, мы отремонтируем его бесплатно.

Электростарт: используйте двигатель с питанием от аккумулятором, чтобы запустить двигатель с помощью ключа, переключателя или кнопки. Беспроблемный запуск. Просто поверните ключ и готово!

Система Prime ‘N Pull™: требуется подкачка топлива для запуска двигателя. Позволяет закачать правильное количество топлива в систему для надежного запуска.

Система Ready Start®: автоматическое определение температуры двигателя для подачи необходимого количества топлива в карбюратор. Подкачка топлива или регулирование дроссельной заслонки не требуется. Просто потяните для увеличения мощности.

S2 Start Guarantee®: наша личная гарантия запуска. Если ваш двигатель не запускается c первых двух попыток, мы отремонтируем его бесплатно.

Усиленный кованый коленвал и распределительный вал из чугуна:

Увеличьте надежность.

TransportGuard™:

Переключатель вставляется в топливную систему, который при включении отключает зажигание двигателя и подачу топлива в карбюратор. Двигатель защищен от попадания топлива в картер во время транспортировки оборудования. Это обеспечивает сокращение времени простоя оборудования и снижение эксплуатационных расходов

Максимальный крутящий момент (Нм):

Мера силы, необходимой для вращения объекта. Мощность, которая необходима для выполнения работы.

Конструкция клапана:

Любое из многочисленных механических устройств, посредством которых можно начать, остановить или регулировать поток жидкости, газа или сыпучего материала, которые открывают, закрывают или частично перекрывают один или несколько портов или каналов.

Технология DOV® (Direct Overhead Valve): прямой привод клапанов в верхнеклапанном двигателе с помощью уникальной системы рычагов. У него меньше подвижных деталей, что уменьшает вибрацию и износ. Новая запатентованная конструкция обеспечивает лучшую управляемость, меньшее количество шума и более плавную работу.
Технология OHV (Overhead Valve): впускной и выпускной клапаны расположены в головке цилиндра над поршнями. Оптимальная производительность при меньшем перегревании и количестве выбросов для более длительного срока службы двигателя и увеличения экономии топлива.
Клапан с боковым расположением: оба клапана располагаются по бокам внутри блока цилиндров, как правило, параллельно гильзе цилиндра. Простота и надежность при меньшем общем техническом обслуживании.

Вес (фунты/кг):

Измерение общей массы стандартного двигателя.

Центробежные компрессоры

Большинство современных пассажирских и военных самолетов оснащены двигателями
газотурбинные двигатели, которые еще называют
реактивные двигатели. Есть несколько разных типов
реактивных двигателей, но все реактивные двигатели имеют некоторые части в
общий. Все реактивные двигатели имеют компрессор.
для увеличения давления поступающего воздуха
до того, как он попадет в горелку.
Производительность компрессора
имеет большое влияние на общий двигатель
представление.

В реактивных двигателях используются два основных типа компрессоров.В
Показанный выше компрессор называется центробежным компрессором .
потому что поток через компрессор направлен перпендикулярно к
ось вращения.
Другой тип компрессора — осевой.
компрессора и обсуждается на отдельном слайде. Самый первый
в реактивных двигателях использовались центробежные компрессоры, и они все еще используются на
небольшой
турбореактивные и
турбо вал
двигатели.

Как работает центробежный компрессор? Детали довольно
сложны, потому что геометрия лопастей и результирующие потоки
трехмерный, неустойчивый и может иметь важную вязкую
и эффекты сжимаемости.Каждая лопатка на компрессоре
производит изменение давления так же, как аэродинамический профиль
вращающегося пропеллера. Но в отличие от
лопасти гребного винта, лопасти центробежного компрессора близки к
друг друга, что серьезно изменяет поток между лопастями.
Центробежные компрессоры также могут
Работа
по потоку поворотом, и
следовательно, ускоряясь, поток радиально. Конструкторы компрессоров должны
полагаться на испытания в аэродинамической трубе и
сложные вычислительные
модели для определения производительности
центробежного компрессора.Спектакль характеризуется
перепад давлений на компрессоре CPR , частота вращения
вал, необходимый для увеличения давления, и
коэффициент полезного действия, который показывает, сколько дополнительных работ требуется
относительно идеального компрессора.

Действия:

Экскурсии

Части реактивного двигателя:
Компрессор:

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Газотурбинные двигатели — центробежные компрессоры

Центробежный компрессор состоит из рабочего колеса (ротора), диффузора (статора) и коллектора компрессора. [Рис. 1-46] Центробежные компрессоры имеют высокое повышение давления на ступень, которое может составлять около 8: 1. Обычно центробежные компрессоры ограничиваются двумя ступенями из-за проблем с эффективностью. Двумя основными функциональными элементами являются крыльчатка и диффузор.Хотя диффузор является отдельным блоком и размещается внутри коллектора и прикручивается к нему болтами, весь узел (диффузор и коллектор) часто называют диффузором. Для пояснения при ознакомлении с компрессором, агрегаты рассматриваются индивидуально. Рабочее колесо обычно изготавливается из кованого алюминиевого сплава, подвергается термообработке, механической обработке и полировке для минимального ограничения потока и турбулентности.

Рисунок 1-46. (A) Компоненты центробежного компрессора; (B) Воздуховыпускной патрубок с поворотными лопатками для снижения потерь давления воздуха.

В большинстве типов крыльчатка изготавливается из цельной поковки. Рабочее колесо этого типа показано на Рисунке 1-46. Рабочее колесо, функция которого заключается в подборе и ускорении потока воздуха наружу к диффузору, может быть двух типов — одинарного или двойного входа. Принципиальные различия между двумя типами рабочих колес заключаются в размере и расположении каналов. Тип с двойным входом имеет меньший диаметр, но обычно работает с более высокой скоростью вращения, чтобы обеспечить достаточный воздушный поток. Крыльчатка с одинарным входом, показанная на рис. 1-47, обеспечивает удобный подвод воздуховодов непосредственно к проушине рабочего колеса (лопатки индуктора) в отличие от более сложных каналов, необходимых для доступа к задней стороне двухходового типа.Хотя крыльчатка с одним входом и немного более эффективна в приеме воздуха, оно должно быть большого диаметра, чтобы подавать такое же количество воздуха, что и крыльчатка с двойным входом. Это, конечно, увеличивает общий диаметр двигателя.

Рисунок 1-47. Крыльчатка одностороннего входа.

В воздуховоды компрессорных двигателей с двойным входом входит водоотводящая камера. Эта камера необходима для компрессора с двойным входом, потому что воздух должен входить в двигатель почти под прямым углом к оси двигателя. Следовательно, чтобы создать положительный поток, воздух должен окружать компрессор двигателя под положительным давлением перед входом в компрессор.В некоторых установках в качестве необходимых частей водоотводящей камеры входят дверцы для забора дополнительного воздуха (дверцы для впуска воздуха). Эти обдувные двери пропускают воздух в моторный отсек во время наземной эксплуатации, когда потребность в воздухе для двигателя превышает поток воздуха через впускные каналы. Когда двигатель не работает, дверцы удерживаются закрытыми с помощью пружины. Однако во время работы двери автоматически открываются, когда давление в моторном отсеке падает ниже атмосферного. Во время взлета и полета давление набегающего воздуха в моторном отсеке помогает пружинам удерживать двери закрытыми.

Диффузор представляет собой кольцевую камеру, снабженную множеством лопаток, образующих серию расходящихся каналов в коллекторе. Лопатки диффузора направляют поток воздуха от крыльчатки к коллектору под углом, рассчитанным на сохранение максимального количества энергии, передаваемой крыльчаткой. Они также подают воздух в коллектор со скоростью и давлением, подходящими для использования в камерах сгорания. Обратитесь к Рис. 1-46A и обратите внимание на стрелку, указывающую путь воздушного потока через диффузор, а затем через коллектор.

Коллектор компрессора, показанный на Рисунке 1-46A, направляет поток воздуха из диффузора, который является неотъемлемой частью коллектора, в камеры сгорания. Коллектор имеет по одному выпускному отверстию для каждой камеры, так что воздух распределяется равномерно. Выходное колено компрессора прикреплено болтами к каждому из выходных отверстий. Эти отверстия для выпуска воздуха имеют форму каналов и известны под разными названиями, например, каналы для выпуска воздуха, выпускные колена или входные каналы для камеры сгорания. Независимо от используемой терминологии, эти выпускные каналы выполняют очень важную часть процесса диффузии; то есть они изменяют радиальное направление воздушного потока на осевое, в котором процесс диффузии завершается после поворота.Чтобы помочь локтям эффективно выполнять эту функцию, внутри локтей иногда устанавливают поворотные лопатки (каскадные лопатки). Эти лопатки уменьшают потери давления воздуха за счет гладкой поворотной поверхности. [Рисунок 1-46B]

Бортовой механик рекомендует

центробежных нагнетателей | ProCharger

Что такое центробежный нагнетатель?

Введение

Центробежный нагнетатель — это специальный тип нагнетателя, который использует естественную центробежную энергию для подачи дополнительного кислорода в двигатель.Увеличенный поток воздуха в двигатель позволяет двигателю сжигать больше топлива, что приводит к увеличению выходной мощности двигателя.

В основном центробежный нагнетатель приводится в движение коленчатым валом двигателя и подает сжатый воздух в двигатель. Центробежный нагнетатель обычно крепится к передней части двигателя с помощью жесткого кронштейна и приводится в действие посредством ременной или зубчатой передачи от коленчатого вала двигателя.

Видео принудительной индукции: 3D-анимация нагнетателя

Как работают центробежные нагнетатели

Центробежный нагнетатель содержит рабочее колесо, которое вращается с высокой скоростью, чтобы втягивать воздух в небольшой корпус компрессора (спиральную камеру).Когда воздух выходит из рабочего колеса, он движется с высокой скоростью при низком давлении. Этот высокоскоростной воздух низкого давления проходит через диффузор, который преобразует воздушный поток так, чтобы он имел высокое давление и низкую скорость. Затем воздух подается в двигатель, где дополнительный воздушный поток (вызванный повышенным давлением) дает двигателю возможность сжигать больше топлива и иметь более высокий уровень сгорания. Это приводит к более быстрому и отзывчивому автомобилю за счет большей эффективности двигателя.

Компоненты центробежного нагнетателя

Центробежный нагнетатель состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых работает вместе для сжатия воздуха и повышения производительности двигателя за счет увеличения потока воздуха, проходящего через двигатель.Основными компонентами любого центробежного нагнетателя являются крыльчатка, корпус компрессора, диффузор и трансмиссия.

Рабочее колесо

Рабочее колесо центробежного нагнетателя является основным вращающимся элементом. Рабочее колесо нагнетает воздух в воздуходувку и создает давление, которое напрямую преобразуется в положительное давление в коллекторе, также известное как наддув. Рабочее колесо должно выдерживать высокие рабочие температуры и быть достаточно прочным, чтобы постоянно работать на высоких оборотах.

Корпус компрессора (улитка)

Улиткообразная конструкция корпуса компрессора является уникальной особенностью центробежных нагнетателей. Этот корпус компрессора, технически известный как коллектор, предназначен для сбора воздушного потока и его подачи в нижнюю по потоку трубу. Хотя корпуса компрессоров могут быть изготовлены из самых разных металлов или сплавов, они обычно формуются или отливаются из алюминия. Алюминий обычно используется для корпусов / улиток нагнетателя из-за сочетания прочности, веса и устойчивости к коррозии.После того, как корпус отлит, он подвергается механической обработке в соответствии с конструкцией рабочего колеса. При сборке нагнетателя корпус крепится к трансмиссии фиксирующими болтами или ленточными хомутами.

Диффузор

Между рабочим колесом и спиральной камерой находится диффузор. После рабочего колеса на пути потока диффузор должен преобразовывать кинетическую энергию (высокую скорость) газа в давление путем постепенного замедления (диффузии) скорости газа.

Трансмиссия

Наряду с повышающим передаточным числом, полученным через систему привода, также требуется ступенчатое повышение трансмиссии для получения скоростей рабочего колеса, необходимых для создания желаемого наддува.Кроме того, трансмиссия содержит подшипники для поддержки валов, прикрепленных к внутренним шестерням. Подшипники используются во всей системе, чтобы обеспечить плавное движение деталей и уменьшить трение и износ. Все подшипники центробежного нагнетателя должны постоянно выдерживать высокоскоростное движение.

Правильная смазка необходима для продолжительной работы центробежного нагнетателя. Высокая скорость, необходимая нагнетателю для создания наддува, требует адекватной смазки всех движущихся частей.В центробежных нагнетателях используется несколько методов смазки. В некоторых конструкциях для смазки нагнетателя используется моторное масло. В закрытых (автономных) системах смазка представляет собой легкое синтетическое масло, специально разработанное для работы на высоких скоростях. Смазочное масло распределяется по трансмиссии через маслоотражатель / насос.

Эффективность центробежного нагнетателя

При выборе типа нагнетателя или системы наддува для любого транспортного средства необходимо учитывать несколько факторов.Три наиболее важных фактора, которые следует учитывать, — это эффективность, теплопередача и способность к промежуточному охлаждению.

КПД

Центробежные нагнетатели используют небольшую часть мощности двигателя для движения внутренних компонентов нагнетателя. КПД имеет как механический (потребление энергии), так и тепловой (нагрев сжатого воздуха) факторы. Более высокий КПД означает, что нагнетатель потребляет меньше энергии от двигателя, питающего его, и производит меньше тепла.

Теплопередача

Внутри моторного отсека сильно нагревается, и некоторые конструкции нагнетателя допускают значительную теплопередачу от двигателя и других компонентов к нагнетателю.Это, в свою очередь, позволяет передавать дополнительное тепло воздуху, сжимаемому внутри нагнетателя, эффективно снижая эффективность. Хорошей иллюстрацией этого является сравнение центробежного нагнетателя, установленного сбоку от двигателя или перед двигателем, с нагнетателем прямого вытеснения, установленным на верхней части двигателя. Для сравнения, центробежный нагнетатель имеет минимальную теплоотдачу от двигателя и обычно располагается в потоке свежего воздуха. С другой стороны, нагнетатель прямого вытеснения может довольно быстро нагреваться от верхнего крепления двигателя.Для хорошей иллюстрации этой концепции использовалось тепловидение.

Промежуточное охлаждение воздух-воздух

Для уличного использования хорошо известно, что промежуточное охлаждение воздух-воздух обеспечивает превосходные характеристики по сравнению с промежуточными охладителями воздух-вода. Единственное исключение — если конструкция транспортного средства не позволяет разместить промежуточный охладитель воздух-воздух адекватного размера или с адекватным воздушным потоком, или если это гоночный автомобиль, который эксплуатируется только в течение короткого периода и может использовать лед. . Частично это связано с тем, что промежуточное охлаждение воздух-вода для уличного использования включает в себя вторичный теплообменник и фактически представляет собой промежуточное охлаждение воздух-вода-воздух.Эта двухступенчатая конструкция ограничивает эффективность системы промежуточного охлаждения по сравнению с конструкциями воздух-воздух. Однако нагнетатели прямого вытеснения не могут легко использовать промежуточные охладители воздух-воздух из-за их установки на двигателе и обычно используют промежуточные охладители воздух-вода-воздух. Почти во всех турбонагнетателях и центробежных нагнетателях используются системы промежуточного охлаждения воздух-воздух из-за их более высокой эффективности.

Центробежные нагнетатели: производительность

Благодаря своей высокоэффективной конструкции с минимальной теплоотдачей центробежные нагнетатели обеспечивают больший прирост мощности, чем нагнетательные нагнетатели.Еще одним преимуществом является возможность использовать высокоэффективное промежуточное охлаждение воздух-воздух. Подмножество нагнетателей, известных как турбонагнетатели, представляют собой «нагнетатели с приводом от выхлопных газов», которые также могут называться турбокомпрессорами. По сравнению с турбокомпрессорами центробежные нагнетатели дают больший прирост мощности при использовании перекачки газа на улице. Однако с гоночным топливом для борьбы с детонацией турбокомпрессоры могут значительно увеличить мощность гоночных двигателей. Эта разница в приросте мощности возникла в начале 1960-х годов при буксировке тракторов, а затем использовалась в Индианаполисе и на гоночной трассе Can-Am.В связи с этим для жестких гонок основным преимуществом центробежных нагнетателей в гоночных автомобилях становится стабильность и повторяемость.

В целом центробежные нагнетатели — отличный способ повысить производительность двигателя надежным и безопасным для использования на дорогах способом для различных транспортных средств.

Центробежные насосы — для бензиновых двигателей

Описание

Характеристики

Запатентованная конструкция крыльчатки Vac-U-Seal создает вакуум между крыльчаткой и механическим уплотнением.Отсутствие давления на поверхность уплотнения сводит к минимуму износ уплотнения и увеличивает срок его службы.
Конструкция с двойным мокрым уплотнением обеспечивает непрерывную смазку поверхностей уплотнения. Такая конструкция мокрого уплотнения позволяет насосу работать всухую в течение продолжительных периодов времени без повреждения поверхностей торцевого уплотнения.
Закрытая конструкция крыльчатки сводит к минимуму осевую нагрузку на приводной двигатель, продлевая срок службы приводного двигателя. Износ рабочего колеса фактически увеличивает производительность.
Сверхтолстые литые стенки обеспечивают дополнительную прочность и продлевают срок службы устройства из-за истирания и коррозии.

Опции

Чтобы добавить фланцы, добавьте «-FLG» после номера детали (например, SP-3350-G13H-FLG).
Чтобы добавить твердосплавные уплотнения (доступны для насосов 2 ″ и 3 ″), добавьте «-C» после номера детали (например, SP-3350-G13H-C).

Принадлежности

116001-01: фланцевый переходник с 2 ”NPT на 220, высокопрочный чугун
116002-01: фланцевый переходник с 3 ”NPT на серию 300, высокопрочный чугун

Номер детали	Тип насоса	Максимальная производительность (галлонов в минуту)	Емкость (при 25 фунт / кв. Дюйм)	Максимальное давление (фунт / кв. Дюйм при отключении)	Макс.скорость (об / мин)	Максимальная мощность (л.с.)	Вход и выход FPT
S-3220-G5H	2-дюймовый прямой, 5 л.с., двигатель Honda с базой	197	140	39	3600	5	2 дюйма
SP-3220-G5H	2-дюймовый самовсасывающий двигатель Honda мощностью 5 л.с. на базе	152	112	42	3600	5	2 дюйма
SP-3350-G13H * заменяет SP-3320-G13H *	3 ”самовсасывающий, высокопроизводительный (HF), 13 л.с., электрический запуск, двигатель Honda с базой	400	365	64	3600	13	3 дюйма

* Существующий центробежный насос с новым рабочим колесом

Руководство пользователя

Кривая расхода центробежного насоса

Центробежный насос

— оборудование для энергетической зоны

1.0 Цель

Power Zone Equipment, Inc. Политика конфиденциальности данных

Политика, изложенная ниже, описывает личные данные, которые может собирать Power Zone Equipment, то, как Power Zone Equipment использует и защищает эти данные, и кому мы можем их передавать. Эта политика предназначена для уведомления отдельных лиц о личных данных в целях соблюдения законов и нормативных актов о конфиденциальности данных юрисдикций, в которых работает Power Zone Equipment.

Power Zone Equipment призывает наших сотрудников, независимых подрядчиков, клиентов, поставщиков, коммерческих посетителей, деловых партнеров и другие заинтересованные стороны ознакомиться с этой политикой.Используя наш веб-сайт или отправляя личные данные в Power Zone Equipment любыми другими способами, вы подтверждаете, что понимаете и соглашаетесь соблюдать эту политику, а также соглашаетесь с тем, что Power Zone Equipment может собирать, обрабатывать, передавать, использовать и раскрывать ваши личные данные как описано в этой политике.

2.0 Персональные данные

Power Zone Equipment обязуется соблюдать все разумные меры предосторожности для обеспечения конфиденциальности и безопасности личных данных, собранных Power Zone Equipment.Во время использования вами нашего веб-сайта или посредством других коммуникаций с Power Zone Equipment, персональные данные могут собираться и обрабатываться Power Zone Equipment. Как правило, Power Zone Equipment собирает личную контактную информацию (например, имя, компания, адрес, номер телефона и адрес электронной почты), которую вы сознательно предоставляете при регистрации, запросе котировок, ответах на вопросы или иным образом для использования в наших коммерческих отношениях. Иногда мы можем собирать дополнительные персональные данные, которые вы добровольно предоставляете, включая, помимо прочего, название должности, дополнительную контактную информацию, дату рождения, хобби, области интересов и профессиональную принадлежность.

3.0 Использование личных данных

Веб-сайт

Power Zone Equipment предназначен для использования клиентами Power Zone Equipment, коммерческими посетителями, деловыми партнерами и другими заинтересованными сторонами в деловых целях. Персональные данные, собранные Power Zone Equipment через свой веб-сайт или другими способами, используются для поддержки наших коммерческих отношений с вами, включая, помимо прочего, обработку заказов клиентов, заказов от поставщиков, управление учетными записями, изучение потребностей клиентов. , отвечая на запросы и предоставляя доступ к информации.Кроме того, в соответствии с законами и постановлениями соответствующей юрисдикции для поддержки наших отношений с вами:

мы можем передавать личные данные нашим аффилированным лицам, чтобы лучше понять потребности вашего бизнеса и способы улучшения наших продуктов и услуг;
мы можем использовать сторонних поставщиков услуг, чтобы помочь нам в сборе, сборке или обработке личных данных в связи с услугами, связанными с нашими деловыми отношениями;
мы (или третье лицо от нашего имени) можем использовать личные данные, чтобы связаться с вами по поводу предложения оборудования Power Zone для поддержки вашего бизнеса или для проведения онлайн-опросов, чтобы лучше понять потребности наших клиентов; и
мы можем использовать личные данные для маркетинговой и рекламной деятельности.

Если вы решите не использовать свои личные данные для поддержки наших отношений с клиентами (особенно для прямого маркетинга или исследования рынка), мы будем уважать ваш выбор. Мы не продаем ваши личные данные третьим лицам и не передаем их третьим лицам, за исключением случаев, указанных в настоящей политике. Power Zone Equipment будет хранить ваши персональные данные до тех пор, пока вы поддерживаете отношения с клиентами с Power Zone Equipment и / или если вы зарегистрировались для получения маркетинговых или иных сообщений от Power Zone Equipment, до тех пор, пока вы не потребуете, чтобы мы удалили такие персональные данные. .

4.0 Сторонние поставщики услуг

Power Zone Equipment является коммерческим оператором своего веб-сайта и использует поставщиков услуг для оказания помощи в размещении или иным образом выступая в качестве обработчиков данных, для предоставления программного обеспечения и контента для наших сайтов, а также для предоставления других услуг. Power Zone Equipment может раскрывать предоставленные вами личные данные этим третьим сторонам, которые предоставляют такие услуги по контракту для защиты ваших личных данных. Кроме того, в соответствии с законами и нормативными актами соответствующей юрисдикции Power Zone Equipment может раскрывать личные данные, если такое раскрытие:

— использование персональных данных для дополнительной цели, которая напрямую связана с первоначальной целью, для которой персональные данные были собраны;
необходим для подготовки, согласования и исполнения договора с вами;
требуется законом, компетентными государственными или судебными органами;
необходим для обоснования или сохранения судебного иска или защиты;
является частью корпоративной реструктуризации, продажи активов, слияния или продажи; или,

Код

необходим для предотвращения мошенничества или других незаконных действий, таких как умышленные атаки на системы информационных технологий Power Zone Equipment.

5.0 Международная передача данных

Для наших клиентов в Швейцарии и Европейском союзе (ЕС) обратите внимание, что компания Power Zone Equipment находится в США. Если вы используете наши веб-сайты или веб-порталы, или вся информация, включая личную информацию, может быть передана в Power Zone Equipment (включая субподрядчиков, которые могут поддерживать и / или управлять нашим веб-сайтом) в Соединенных Штатах и в других местах и может быть передана третьим лицам. вечеринки, которые могут быть расположены в любой точке мира.Хотя сюда могут входить получатели информации, находящиеся в странах, где уровень правовой защиты вашей личной информации может быть ниже, чем в стране вашего местонахождения, мы будем защищать вашу информацию в соответствии с требованиями, применимыми к вашей информации и / или местоположению. В частности, для передачи данных за пределы ЕС, Power Zone Equipment будет использовать соглашения о передаче данных, содержащие Стандартные договорные положения. Используя наши веб-сайты или веб-порталы, вы недвусмысленно соглашаетесь на передачу вашей личной информации и другой информации в США и другие страны для целей и использования, описанных в настоящем документе.

6.0 Автоматический сбор неличных данных

Когда вы заходите на веб-сайты или веб-порталы Power Zone Equipment, мы можем автоматически (т. Е. Не путем регистрации) собирать неличные данные (например, тип используемого интернет-браузера и операционной системы, доменное имя веб-сайта, с которого вы пришли, количество посещения, среднее время нахождения на сайте, просмотренные страницы). Мы можем использовать эти данные и делиться ими с нашими филиалами по всему миру и поставщиками соответствующих услуг для мониторинга привлекательности наших веб-сайтов и улучшения их производительности или содержания.В этом случае обработка выполняется анонимно и по усмотрению Power Zone Equipment.

7.0 Прочие онлайн-данные

Кроме того, для некоторых технических онлайн-приложений или других взаимодействий с оборудованием Power Zone может потребоваться ввод коммерческих и технических данных. Предоставляя запрошенную информацию, вы даете согласие на обработку и хранение такой информации компанией Power Zone Equipment. Если в Power Zone Equipment не указано, что вы хотите удалить эту информацию с сервера Power Zone Equipment, такая информация может быть сохранена Power Zone Equipment и использована для будущих коммерческих коммуникаций.Запрос на удаление этой информации может быть сделан по контактной информации, указанной ниже. Power Zone Equipment будет принимать все разумные меры предосторожности, чтобы гарантировать, что никакая такая информация не будет предоставлена или разглашена другим третьим лицам, за исключением, если применимо, тех третьих сторон, которые выполняют хостинг, обслуживание и связанные с этим услуги сайта.

8.0 «Файлы cookie» — информация, автоматически сохраняемая на вашем компьютере

Файлы cookie — это информация, которая автоматически сохраняется на компьютере пользователя веб-сайта.Когда пользователь просматривает веб-сайт (-ы) Power Zone Equipment, Power Zone Equipment может сохранять некоторые данные на компьютере пользователя в форме «файлов cookie», чтобы автоматически распознавать пользователя при будущих посещениях веб-сайта (-ов) Power Zone Equipment. Power Zone Equipment приложит разумные усилия для обеспечения соблюдения законов и постановлений соответствующих юрисдикций в отношении файлов cookie.

9,0 Дети

Power Zone Equipment не будет сознательно собирать персональные данные от детей младше 18 лет.Веб-сайт (-ы) Power Zone Equipment не предназначен для лиц младше 18 лет

10.0 Безопасность и целостность данных

Power Zone Equipment будет принимать разумные меры предосторожности для защиты личных данных, находящихся в его распоряжении, от риска потери, неправильного использования, несанкционированного доступа, раскрытия, изменения и уничтожения. Power Zone Equipment периодически пересматривает свои меры безопасности, чтобы обеспечить конфиденциальность личных данных.

Power Zone Equipment будет использовать личные данные только способами, совместимыми с целями, для которых они были собраны или впоследствии разрешены вами.В то время как Power Zone Equipment будет принимать разумные меры для обеспечения того, чтобы личные данные соответствовали его предполагаемому использованию, были точными, полными и актуальными, Power Zone Equipment также полагается на каждого человека, чтобы помочь в предоставлении точных обновлений его или ее личных данных.

11.0 Ссылки на другие веб-сайты

Веб-сайты

Power Zone Equipment могут содержать «ссылки» на веб-сайты, принадлежащие третьим сторонам и управляемые ими. Получив доступ к этим ссылкам, которые предоставлены для вашего удобства, вы покинете наш сайт и будете подчиняться политике конфиденциальности другого веб-сайта.Эта политика не распространяется на любую личную информацию, которую вы предоставляете посторонним третьим лицам.

12.0 Сохранение данных

В целом, Power Zone Equipment будет хранить персональные данные только столько времени, сколько необходимо для конкретной цели обработки и в соответствии с политикой управления записями Power Zone Equipment, или в соответствии с другими требованиями законов и нормативных актов конкретной юрисдикции. Например, данные будут храниться в течение периода времени, в течение которого вы имеете право использовать веб-сайты с оборудованием Power Zone, включая любые инструменты для оборудования Power Zone, доступные через наши веб-сайты.После прекращения действия такой авторизации ваши личные данные, связанные с использованием веб-сайтов Power Zone Equipment, будут удалены.

13.0 Доступ к данным и исправление

По запросу Power Zone Equipment предоставит физическим лицам разумный доступ к личным данным, которые она хранит о них. Кроме того, Power Zone Equipment будет принимать разумные меры, чтобы позволить отдельным лицам исправлять, изменять или удалять информацию, которая, как доказано, является неточной или неполной. Power Zone Equipment также полагается на каждого человека, чтобы помочь в предоставлении точных обновлений его или ее личных данных.Чтобы получить доступ, исправить, изменить или удалить личные данные Power Zone Equipment о человеке, физическое лицо должно связаться со следующим:

ТЕЛЕФОН: + 1-719-754-1981 | ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЧТА: [email protected]

14.0 Права на конфиденциальность данных ЕС

Если ваши персональные данные обрабатываются в ЕС или вы являетесь резидентом ЕС, Общий регламент ЕС по защите данных предоставляет вам определенные права в соответствии с законом. В частности, право на доступ, исправление или удаление ваших личных данных Power Zone Equipment.

В той степени, в которой это требуется действующим законодательством, Power Zone Equipment будет предоставлять физическим лицам разумный доступ к личным данным, которые Power Zone Equipment хранит о них, и будет принимать разумные меры, чтобы позволить таким лицам исправлять, изменять или удалять информацию, которая хранится в Power Zone Equipment. их. Power Zone Equipment также полагается на каждого человека, чтобы помочь в предоставлении точных обновлений его или ее личных данных. Чтобы получить доступ, исправить, изменить или удалить персональные данные, которые Power Zone Equipment хранит о физическом лице, физическое лицо должно связаться со своим коммерческим представителем Power Zone Equipment или связаться с нами по следующему адресу электронной почты: sales @ powerzone.com.

Если у вас есть комментарий, вопрос или жалоба относительно того, как Power Zone Equipment обрабатывает ваши личные данные, мы приглашаем вас связаться с нами, чтобы мы могли решить этот вопрос. Кроме того, лица, находящиеся в ЕС, могут подать жалобу на обработку своих личных данных в органы по защите данных ЕС (DPA). Следующая ссылка может помочь вам найти подходящий DPA: http://ec.europa.eu/justice/data-protection/bodies/authorities/index_en.htm.

15.0 Изменения в настоящей Политике

Power Zone Equipment оставляет за собой право время от времени изменять эту политику, чтобы она точно отражала правовую и нормативную среду и наши принципы сбора данных. Когда в эту политику будут внесены существенные изменения, Power Zone Equipment разместит пересмотренную политику на нашем веб-сайте.

16.0 Вопросы и комментарии

Если у вас есть какие-либо вопросы или комментарии по поводу этой политики (например, для просмотра и обновления или удаления ваших личных данных из нашей базы данных), пожалуйста, свяжитесь с + 1-719-754-1981 или sales @ powerzone.com

Моделирование регулятора двигателя, центробежного регулятора с пружинной нагрузкой

Мы, наверное, все видели действие центробежной силы тем или иным способом, будь то катание на карусели в детстве, вращение ведра с водой вверх дном. и наблюдая, как содержимое охватывает внутренности ведра, или наблюдая, как грязь стекает с вращающейся шины. Помимо головокружительных карнавальных поездок, эта сила может быть использована в конструкции многих механических приложений, где она используется для управления множеством эффектов.Одним из таких примеров является центробежный регулятор (или регулятор двигателя), в котором центробежная сила используется для регулирования подачи топлива в двигатель.

Центробежный регулятор в паровом двигателе 1788 года. Этот паровой двигатель
в настоящее время находится в Музее науки в Лондоне, Англия.
Атрибуция изображения: доктор Юнге.

Как работает регулятор двигателя?

Хотя первые центробежные регуляторы датируются 1788 годом, когда они были впервые запатентованы Джеймсом Ваттом, общий принцип их конструкции с тех пор очень мало изменился, и их все еще можно найти в современных двигателях.Первые центробежные регуляторы, подобные изображенному выше, использовались в двигателях с потоком, где они регулировали скорость двигателя, контролируя количество пара, попадающего в цилиндр. Сегодня центробежные регуляторы чаще всего используются в двигателях внутреннего сгорания и турбинах.

Прежде чем мы начнем строить и анализировать нашу собственную модель, давайте взглянем на части типичного регулятора двигателя:

Центробежный регулятор, состоящий из шпинделя, двух рычагов, двух звеньев, двух шаровых мух и втулки.

На схеме, показанной выше, мы можем видеть геометрию подпружиненного центробежного регулятора. В этой модели шпиндель соединен с выходным валом двигателя, который регулирует количество топлива, поступающего в цилиндр двигателя через дроссельную заслонку. Регулятор активируется, когда мощность, подаваемая на выходной вал двигателя, заставляет шпиндель вращаться с определенной скоростью; более быстрое вращение приводит к тому, что в систему поступает больше кинетической энергии. Именно здесь вступает в игру центробежная сила — по мере того, как шпиндель вращается все быстрее и быстрее, вращательное движение заставляет флайболы вытягиваться наружу, что, в свою очередь, заставляет втулку, звенья и рычаги также подниматься.Если шар поднимается достаточно высоко (это означает, что в систему передается определенный порог кинетической энергии от двигателя), то движение рычагов уменьшает отверстие дроссельной заслонки. Дроссельная заслонка снижает скорость подачи топлива в цилиндр, тем самым замедляя обороты двигателя. На изображении ниже показано смещение различных частей регулятора, где флайболы поднимались в ответ на скорость двигателя.

Смещение втулки, флайболов, рычагов и звеньев в зависимости от частоты вращения двигателя.Цвета показывают смещение в метрах.

В регуляторе двигателя есть еще одна деталь, а именно пружина. Хотя вы не можете увидеть пружину в модели, представьте, что она соединяет втулку с верхней частью шпинделя, так что, когда втулка поднимается вверх по шпинделю, она сжимает пружину. Пружина ограничивает движение флайболов наружу, и когда флайболы поднимаются, пружина создает различные положения равновесия втулки по длине шпинделя. Эти положения равновесия возникают при определенных оборотах шпинделя — при разных скоростях движение флайболов вверх из-за центробежной силы и направленной вниз силы все более сжимаемой пружины имеет нулевую результирующую силу, а втулка остается локализованной в определенном положении вдоль оси. шпиндель.В зависимости от частоты вращения шпинделя втулка имеет разные положения равновесия вдоль шпинделя. Движение стабилизируется демпфером в системе.

Моделирование центробежного регулятора

Мы можем использовать модуль многотельной динамики для моделирования поведения регулятора, анализа напряжений в соединениях и определения положений равновесия при скольжении муфты вдоль шпинделя. В нашей модели шарнирные соединения соединяют руки с флайболом, а звенья — с рукавом.Сама втулка устанавливается на шпиндель с помощью призматического шарнира и может свободно скользить вверх и вниз по шпинделю. Шарнирные соединения в этой модели имеют одну степень свободы вращения, а призматическое соединение — одну степень свободы поступательного движения вдоль оси шпинделя.

На изображении ниже показано напряжение по Мизесу в руках и звеньях регулятора, наглядно демонстрируя, что напряжение наиболее сконцентрировано около суставов.

Напряжение по Мизесу на рычагах и звеньях регулятора двигателя.

Кроме того, мы можем использовать моделирование для анализа смещения втулки по длине шпинделя. На рисунке ниже мы видим график зависимости смещения от числа оборотов шпинделя. Как видно на графике, между 0 и 8 оборотами шпинделя есть два положения равновесия. Сразу после 2 оборотов, поскольку частота вращения вала увеличилась, равновесие перемещается в новое положение между 0,033 и 0,038 м.

Относительное смещение и положение равновесия втулки по отношению к шпинделю.

На приведенном ниже фазовом портрете мы можем видеть относительное смещение скользящего движения втулки. Этот график дает нам более подробный анализ движения рукава и ясно показывает два положения равновесия.

Фазовый портрет скользящего движения гильзы по шпинделю.

Модель

Загрузить

Основы работы с центробежными насосами

— Инженерное мышление

Изучите основы центробежных насосов, как они работают, различные типы и где мы их используем.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство YouTube.

State Supply — ваш источник пара и воды
компоненты системы отопления, такие как конденсатоотводчики, клапаны, элементы управления и насосы (включая
ведущие бренды отрасли, такие как Bell & Gossett, Taco и другие). Посетите www.statesupply.com или позвоните нам по бесплатному телефону
по телефону 877-775-7705, чтобы получить беспрецедентный выбор продуктов, знающие
эксперты и отличное обслуживание клиентов.

Ознакомьтесь с центробежными насосами ➡️ https: // www.Statesupply.com/pump/hydronic
Просмотрите видеоролики о ремонте и техническом обслуживании насоса ➡️ https://www.youtube.com/statesupply
Загрузите это руководство ➡️ https://www.statesupply.com/boiler-inspection-checklist

Что дает Как выглядит центробежный насос?

Центробежные насосы бывают разных форм, цветов и размеров, но обычно они выглядят примерно так.

Центробежный насос

Насосы состоят из двух основных частей: насоса и двигателя. Двигатель представляет собой электрический асинхронный двигатель, который позволяет нам преобразовывать электрическую энергию в механическую.Эта механическая энергия используется для приведения в действие насоса и перемещения воды. Насос всасывает воду через впускное отверстие и выталкивает через выпускное отверстие.

Насос и электродвигатель центробежного насоса

Внутри центробежного насоса

Когда мы разбираем устройство, мы видим, что у нас есть вентилятор и защитный кожух, установленные на задней части электродвигателя. Затем внутри двигателя у нас есть статор, прикрепленный к корпусу двигателя, который удерживает медные катушки, и мы собираемся подробно рассмотреть это немного позже в этом видео.Концентрично к этому у нас есть ротор и вал. Ротор вращается, и вместе с ним вращается вал. Вал проходит по всей длине от двигателя до насоса. Затем он соединяется с крыльчаткой насоса. Некоторые модели центробежных насосов, такие как эта, будут иметь отдельный вал для насоса и двигателя. Раздельные валы соединяются с помощью соединения, известного как муфта. Сопряженные насосы обычно имеют корпус подшипника, в котором, как следует из названия, находятся подшипники.

Внутри центробежного насоса

Вал продолжается в корпусе насоса.Попадая в корпус, он проходит через сальник, набивку и сальник, которые вместе образуют уплотнение. Затем вал соединяется с крыльчаткой.

Выходное отверстие для нагнетания и входное отверстие для всасывания

Рабочее колесо передает центробежную силу на жидкость, что позволяет нам перемещать жидкости, такие как вода, по трубе. Рабочее колесо заключено в корпус насоса. Кожух вмещает и направляет поток воды, когда крыльчатка втягивает ее внутрь и выталкивает наружу. Поэтому у нас есть всасывающий вход и выпускной патрубок.

Как работает центробежный насос?

На задней части электродвигателя мы видим, что вентилятор соединен с валом. Следовательно, когда двигатель вращает вал, вентилятор также будет вращаться. Вентилятор используется для охлаждения электродвигателя и обдувает корпус окружающим воздухом для рассеивания нежелательного тепла. Если двигатель становится слишком горячим, изоляция катушек внутри двигателя расплавляется, вызывая короткое замыкание и саморазрушение. Ребра по внешнему периметру кожуха увеличивают площадь поверхности кожуха, что позволяет нам отводить больше нежелательного тепла.

Ласты увеличивают площадь поверхности.

Электродвигатель может иметь трехфазную или однофазную конфигурацию, в зависимости от области применения.

Мы рассмотрим три фазы, поскольку они являются наиболее распространенными. Внутри трехфазного асинхронного двигателя есть 3 отдельные катушки, намотанные вокруг статора. Каждый набор катушек подключен к отдельной фазе для создания вращающегося магнитного поля.

Трехфазный асинхронный двигатель

Когда мы пропускаем переменный или переменный ток через каждую катушку, катушка будет создавать электромагнитное поле, которое меняет интенсивность, а также полярность, поскольку электроны, проходящие через нее, меняют направление между прямым и обратным.

Переменный ток

Но если мы подключим каждую катушку к разной фазе, то электроны будут менять направление между прямым и обратным в разное время по сравнению с другими фазами. Это означает, что магнитное поле каждой катушки будет меняться по интенсивности и полярности в разное время по сравнению с другими фазами.

Различные фазы

Чтобы распределить это магнитное поле, мы поворачиваем катушки на 120 градусов относительно предыдущей фазы и вставляем их в статор кожуха двигателя.Это создаст эффект вращающегося магнитного поля. В центре статора размещаем ротор и вал. На ротор будет воздействовать вращающееся магнитное поле, которое заставит его также вращаться.

Ротор и вал

Ротор соединен с валом, и вал проходит от вентилятора через ротор до крыльчатки. Таким образом, когда ротор вращается, крыльчатка будет вращаться. Итак, теперь, создавая вращающееся магнитное поле внутри двигателя, мы вращаем ротор, который вращает вал, а это вращает крыльчатку.

Глядя на корпус насоса, мы находим канал для протекания воды, который называется улиткой. Эта спиральная спираль закручивается по периметру корпуса до выхода насоса, этот канал увеличивается в диаметре по мере продвижения к выходу.

Улитка

Вал проходит через уплотнения в корпус насоса, где он соединяется с рабочим колесом.

Существует много типов крыльчатки, но большинство из них имеют лопатки с загнутыми назад лопатками, которые могут быть открытыми, полуоткрытыми или закрытыми с некоторыми кожухами.

Закрытые, полуоткрытые или открытые

Эти лопатки с загнутыми назад лопатками не толкают воду. Кривые вращаются, при этом внешний край перемещается в направлении расширяющейся спирали. Эти лопасти обеспечат плавный путь жидкости для воды. Мы увидим это чуть позже в видео.

Рабочее колесо погружено в воду. Когда крыльчатка вращается, вода внутри крыльчатки также будет вращаться. Когда вода вращается, жидкость радиально выталкивается наружу во всех направлениях к краю рабочего колеса и в улитку.Когда вода движется наружу от крыльчатки, она создает область более низкого давления, которая втягивает больше воды через всасывающий патрубок. Вода попадает в проушину крыльчатки и задерживается между лопастями.

Жидкость выталкивается наружу радиально.

При вращении крыльчатки она передает воде кинетическую энергию или скорость. К тому времени, когда вода достигает края крыльчатки, она достигает очень высокой скорости. Эта вода с высокой скоростью стекает с крыльчатки в улитку, где она ударяется о стенку корпуса насоса.Этот удар преобразует скорость в потенциальную энергию или давление. За этим следует больше воды, и поэтому возникает поток. Спиральный канал имеет расширяющийся диаметр, поскольку он закручивается по окружности корпуса насоса. По мере расширения скорость воды будет уменьшаться, что приведет к увеличению давления. Таким образом, этот расширяющийся канал позволяет большему количеству воды присоединяться и преобразовываться в давление.

Таким образом, давление на выпускном патрубке выше, чем на всасывающем патрубке.Высокое давление на выходе позволяет нам проталкивать жидкость по трубам в резервуар для хранения или вокруг системы трубопроводов.

Пропускает жидкость по трубам в резервуар для хранения.

Толщина рабочего колеса и скорость вращения влияют на объемный расход насоса, но диаметр рабочего колеса и скорость вращения увеличивают давление, которое оно может создать.

NPSH

Вы наверняка услышите термин NPSH, который является аббревиатурой от Net Positive Suction Pressure.Мы кратко расскажем, что это значит.

NPSHR

В конце этого акронима две буквы: NPSHR и NPSHA. R — это требуемый NPSH. Каждый насос проверяется на это значение, и его можно узнать у производителя насоса в таблице эксплуатации насосов. На данном этапе не беспокойтесь об этой запутанной диаграмме, мы разберем ее и подробно рассмотрим в специальной статье. Значение R в основном является предупреждением или опасной точкой. Когда вода попадает в насос и попадает в глазок крыльчатки, она теряет энергию из-за трения, что приводит к падению давления.При определенных условиях вода, протекающая через эту секцию, может достигать точки кипения, когда это происходит, мы называем это кавитацией. Мы скоро узнаем об этом подробнее.

Значение R

Другой буквой была буква A, и это доступный NPSH. Это зависит от установки насоса и требует расчета. Он учитывает такие вещи, как тип установки и высота над уровнем моря, температура жидкости, точка кипения жидкости и т. Д.

Значение NPSHA

Доступное значение должно быть выше требуемого.(NPSHA> NPSHR)

Например, если у нас есть установка, и мы рассчитываем, что NPSHA равно 11, но для насоса требуется NPSHR, равное 4, тогда насос должен быть в порядке. Однако, если мы установим насос, для которого требуется NPSHR 13, то доступное NPSH будет недостаточным и возникнет кавитация.

Кавитация

Так что же такое кавитация? Как известно, вода может переходить из жидкого состояния в паровое или газовое состояние. Момент, в котором это происходит, известен как давление пара.

Мы знаем, что вода кипит при температуре около 100 ° C (212 ° F), и это потому, что она находится на уровне моря, где атмосферное давление составляет 101 градус.325 кПа (1 бар), но если мы поднимемся на вершину Эвереста, вода закипит всего при 71 ° C (160 ° F), потому что атмосферное давление упало до 34 кПа (0,34 бара). По мере снижения давления вода становится легче закипать.

Атмосферное давление

Итак, на всасывающем входе насоса мы знаем, что будет падение давления, и если это давление будет меньше, чем давление пара перекачиваемой жидкости, вода может достичь точки кипения. Когда это происходит, возникает кавитация.

Во время кавитации частицы воздуха в воде будут расширяться по мере достижения точки кипения, а затем очень быстро схлопываются сами по себе.Когда они разрушаются, они могут повредить рабочее колесо, а также корпус насоса, при этом с поверхности удаляются мелкие части металла, и, если это будет продолжаться, это в конечном итоге приведет к разрушению насоса. Поэтому мы должны убедиться, что имеющееся давление выше требуемого давления насоса.

Cavitation

Где мы используем центробежные насосы?

Мы везде используем центробежные насосы. Мы используем их для перемещения жидкостей из одного резервуара в другой или по системе.

Например, мы можем использовать небольшой встроенный центробежный насос в нашем контуре отопления для дома, чтобы перемещать нагретую воду по территории.