Шаубергер

Двигатель турбина Виктора Шаубергера.

Виктор Шаубергер Гениальный австрийский самородок, лесник, на досуге занимавшийся физикой, много времени посвятивший в 20-е годы осмыслению вихревого движения, заметил, что при самопроизвольном раскручивании воды, вытекающей в трубу из ванны, время опорожнивания ванны уменьшается. А это значит, что в вихре возрастает не только тангенциальная, но и осевая скорость потока. Кстати, этот эффект давно подметили и любители пива. На своих соревнованиях, стремясь как можно быстрее отправить содержимое бутылки в рот, они сначала обычно сильно раскручивают пиво в бутылке, прежде чем ее запрокинуть.

До второй мировой войны Шаубергер работал на лесозаготовках, где впервые применил вихревые технологии на практике для сплавления бревен тяжелых пород, которые не способны держаться на воде. Во время войны Шаубергер был заключен в концентрационный лагерь, где был принужден работать над проектом летающего диска, используя свои идеи.

Двигатель Repulsin Шаубергера, на базе которого был создан диск Белонце, потреблял только воду и воздух, а принцип его действия включал в себя имплозию (Implosion). Шаубергер работал с специалистами по имплозии из числа заключенных концлагеря.

Аппарат был уничтожен в конце войны, Шаубергер попал в США. Отказавшись от предложения восстановить двигатель и не сумев найти поддержки для разработки других своих изобретений, он в 1958 году уехал в Европу, где вскоре умер.

Шаубергер работал с вихревыми потоками. Он обнаружил, что при определенных условиях (конусообразная форма вихря, скорость, температура...) поток становится самоподдерживающимся, то есть для его формирования больше не нужна внешняя энергия. Более того, можно использовать уже энергию самого вихря.

Как работает двигатель Виктора Шаубергера?

Двигатель был, а чертежей, позволяющих воссоздать его, почти не осталось. Автор разработки сделал это намеренно. Как утверждают очевидцы, двигателю для работы нужны были только вода и воздух.

Шаубергер подчеркивал, что при определенных условиях вихрь становился самоподдерживающимся, как природный смерч, существование которого определяется только наличием разности давления между внешней средой и внутренним конусом смерча. Для этого необходимо было подавать к вихрю тепло, которое бы поглощалось им и поддерживало его вращение. Для этого и служил теплообменник. Когда двигатель выходил на самодостаточный режим, мотор-стартер отключался, в двигатель по трубопроводам подавались вода под определенным давлением и воздух. Одновременно вихревые двигатели вращали валы электрогенераторов, которые могли использоваться для питания системы управления и подзарядки аккумуляторных батарей Диска Белонце.
Генератор «Торнадо» В.Шаубергера. Основа двигателя. Рабочим телом в двигателе служит вода.

Почему-то в основном рассматривается только рисунок ротора. Красиво, 24 изогнутых «рога» по кругу. Их быстро приравнивают к лопастям турбины и начинают с ней сравнивать. Сам «рог» имеет изогнутый конец, причем изгиб направлен против вращения ротора. Вот этого уже не хотят замечать.

Генератор «торнадо» В.Шаубергера.

Давайте посмотрим чуть внимательней. «Рог» полый. Канал начинается у основания ротора. Заканчивается канал на канавках, параллельными стоками. Явно показано сужение канала в плоское сечение выхода. Зачем?

Разрезы А-А и В-В явно пытаются объяснить нам конфигурацию выхода и показать опору, удерживающую изгиб.

Направление выхода струй направлено вниз и чуть навстречу движению. Почему? На этот вопрос ответить, кажется, можно. Скоростные струи выходящие из каналов не разгоняют ротор, как это кажется многим, и не тормозят его, но, возможно, немного разгоняют статор двигателя в направлении вращения ротора. Зачем? Чтобы снизить обратный реактивный импульс статора. При вращении ротора возникает обратный крутящий момент на статоре, это приводит к вращению всей конструкции. Чтобы предотвратить это, на вертолетах ставят хвостовой винт, или применяют соосную схему вращения двух винтов в противоположные стороны. Шаубергер решил эту задачу иначе. Он направляет струю на статор, заставляя его вращаться в ту же сторону, что и ротор, тем самым, останавливая вращение всего двигателя при работе. И одновременно решает вторую задачу, направляя отработанный поток обратно к входному каналу ротора, замыкая круговорот рабочей среды в двигателе.

И никакого вихря, как это представляют себе многие, в камере двигателя не возникает. Поток от вихревых струй, стекая по канавкам статора, двигается вдоль стенки камеры к центру. Там он забирается ротором.

Если это так, то, что это за линии на основном виде начинаются от перекрывающего конуса идут через среднюю часть жидкости и заканчиваются на периферии у канавок статора? Возможно, это сетка. Она предотвращает кручение и быстрое перемещение жидкости в камере. А возможно это и фильтр…

Следующая тонкость. Разрез в центре рисунка. Показаны несколько каналов тока, но направления движения в них противоположны. Почему? И эта точка в центре верхнего сопряжения…. Это видимо сопряжение ввода «рога» в среднюю часть ротора.

Обратим еще раз внимание на разрез А-А, самый нижний рисунок в правом углу. Рисунок имеет странность. По средней линии тока есть три различные линии. Одна отражает вращение потока, вторая отслеживает среднюю линию, а третья ? Она странным образом уходит вниз канала выхода струи. Скорее всего, это – трубка.

Короткая трубка, выходящая одним концом в правой нижней части узкой части рога, а вторым концом она входит в среднюю часть канала и там заканчивается. Она соединяет вакуумную среднюю часть вихря и внешнюю среду. Причем, трубки, видимо, две. В среднюю часть вихря засасывается воздух. Он снижает разность давлений и участвует во вращении вихревой струи. Таким образом, центральный вихрь, обратный основному вращению, как в трубе Ранке, здесь – воздушный, а основной вихрь – жидкость. Воздух, разогнавшийся вместе с основным вихрем, прижимается к стенке и выносится вместе с жидкостью по основному каналу. Вот зачем нужна сетка. Она останавливает поток и позволяет воздуху уйти из объема жидкости. Теперь понятно и второе назначение опоры на разрезе В-В. Опора, кроме прочего, держит трубки обратного тока. Насколько видно из рисунка, В.Шаубергер предполагал, что воздух пройдет по центральной части вихря до входа, а трубки доводят его лишь до начала последнего витка спирального канала. И, видимо такие же трубки стоят на вводе, начинаются они из центральной зоны сопряжения в верхней части ротора. На верхнем конусе. Там воздух. Это выход обратного тока вихревого канала. Значит, воздух есть во всей центральной части на всем протяжении вихря «рога».
И последнее. Как мы видим, витых каналов в виде рога — два. Один имеет 2,5 – 3 оборота правой спирали по широкой траектории уже ранее использованной им, другой вариант имеет 3,5-4 оборота по более крутой левой спиральной траектории. Угол наклона струи и ее степень закрутки различны. Возможно, это траектории для различных вариантов двигателя. Но, если учитывать узкий участок отрицательного сопротивления «рога» на графике, то, возможно, что «рогов» в реальности должно быть не 24, а 48. Из них 24 «правых» и столько же «левых». Они работают на разных скоростях, расширяя общий участок низкого динамического сопротивления системы для различных режимов работы.

Вот теперь главный вопрос. Что дает такая схема и что двигает такой двигатель? Или движитель?

А пока, еще один очень известный рисунок. Генератор вихря. В нем есть несколько «хитростей». Непонятно, откуда берется внешний вихревой поток. Он противоположен внутреннему потоку. Если внешний поток задается вращением генератора, то почему внутренний поток имеет противоположное вращение? Почету канал тока имеет такой вид?

Рис.2.Генератор вихревого потока В.Шаубергера.

Разберемся… Пусть рифленый диск вращается. По волне канала тока начнется перекачка воздуха на внешнюю сторону диска. Возникает внешний вихревой поток. Он сжимается к выходу из вихревой камеры и в соответствии с замыслом В.Шаубергера набирает аксиальную скорость. Теперь мы знаем, что одновременно с этим потоком в емкости вихреобразователя возникает второй вихрь из низкоскоростных частиц с обратным направлением вращения. И над вращающимся диском скорее всего стоит неподвижный сеточный диск. Если бы вихревая камера была цилиндрической, то получилась бы классическая труба Ранке (см. ниже). Но камера коническая. Давление в противовихре растет и воздух устремляется в единственно возможном направлении – в сужающийся канал. При этом он также набирает аксиальную скорость, ускоряясь от внешнего вихря. На выходе генератора мы имеем сложный высокоскоростной вихрь очень сложной структуры с вихревыми нитями, внешним и внутренним потоками. Кстати сказать, очень прочная опора для летательного аппарата. Вихрь сохраняет свои размеры и на достаточном удалении от выхода из генератора. Но, вот этого –то скоростному летательному аппарату типа вертолета совсем не нужно. Это подошло бы для реактивных самолетов, но скорость вылета вихря явно меньше скорости самолета. Такой двигатель впору для кораблей и лодок. А начинать летать на таком двигателе уже позновато…

Но, нам он необходим для понимания возможного хода рассуждений В.Шаубергера при реализации идеи двигателя. Первое, что мы видим, обратный ток в вихре Шаубергеру был хорошо известен, и его наличие он не мог не учитывать в схеме двигателя.

Вот теперь попробуем разобраться с самим двигателем. Материала много и нет смысла переписывать первоисточники. Для объяснения серия больших цитат из разных источников. Мне кажется, они достаточно хорошо объяснят все.
«Если Л. Гербранд, … стремился достичь увеличения мощности гидроэлектростанций только путем спрямления потока воды к турбине и постепенного сужения водовода, с тем чтобы вода приобрела как можно большую скорость поступательного движения, то Шаубергер снабдил сужающийся водовод еще и винтовыми направляющими, закручивающими поток воды в продольный вихрь, а в конце водовода он помещает осевую турбину принципиально новой конструкции. (Патент Австрии №117749 от 10.05.1930 г.)

Рис.3. Турбина В.Шаубергера

Особенностью этой турбины (см. рис. 3.) является то, что она не имеет лопастей, которые в обычных турбинах пересекают поток воды и, разрывая его, затрачивают при этом много энергии впустую на преодоление сил поверхностного натяжения и сцепления молекул воды. Это ведет не только к потерям энергии, но и к появлению кавитационных явлений, обуславливающих эрозию металла турбины.

Турбина Шаубергера имеет коническую форму со спиралеобразованными лезвиями в виде штопора, ввинчивающегося в закрученный поток воды. Она не рвет поток и не создает кавитацию. Неизвестно, была ли такая турбина где-либо реализована на практике, но в ее схеме, безусловно, заложены очень перспективные идеи.»

Теперь большая цитата]:

«Почему турбина в различных описаниях обозначается «сосущей», можно сделать вывод из описания экспериментов, проведённых в 1952 г. в Техническом Колледже Штутгарта профессором Францем Поппелом (Franz Poppel) Эксперименты проводились по заказу Совета Министров ФРГ с целью проверки теорий Шаубергера, поскольку его представления о движении противоречили классической механике и термодинамике. Эксперименты дали необъяснимые с точки зрения последних наук результаты. Одним из таких результатов явилось обнаружение режима прокачки воды по медной трубе, изготовленной в виде точной копии рога антилопы куду (правосторонняя сужающаяся спираль), при котором величина силы трения воды в трубе осциллировала в зависимости от режима прокачки воды, а в одном из режимов оказалась отрицательной.

Ниже приведены фотография этой трубы и графики силы трения воды в трех трубах (прямой стеклянной, прямой медной, спиральной медной) в зависимости от скорости потока прокачиваемой через них воды. Сплошной линией изображаются измеренные значения, пунктиром помечены расчётные.

График силы трения в спиральной медной трубе Шаубергер объяснял с помощью простого принципа движения, называемого им имплозией. По его мнению, этот принцип было бы разумно использовать в различных машинах, преобразующих энергию. Его отличие от разрушительной эксплозии, использующейся, к примеру, в двигателях внутреннего сгорания и других машинах, заключается в том, чтобы с помощью механизмов упорядочивать микро движения атомов и молекул, создавая им условия движения по естественным для пространства кривым. В этом случае их движение получает поддержку от движения в пространстве, которое порождается всеми взаимодействующими телами.

Рис.5. График зависимости силы трения потока в трубах.

В случае с сосущей трубой энергия поперечных столкновений не используется, а демпфируется опорой трубы. Однако даже в этом случае сила трения в спиральной медной трубе меньше силы трения в прямой трубе из того же материала. Осцилляции силы трения в спиральной трубе показывают режимы соответствия динамических параметров столкновений атомов и молекул трубы и воды на разных уровнях масштабов. В одном из режимов, отбираемой из этих столкновений энергии достаточно для движения всей воды в трубе без насоса. При этом режиме по ходу течения должно происходить внутреннее упорядочение и охлаждение воды, как в случае с обтеканием камня в реке. К сожалению, в книге нет сведений о проведении температурных измерений во время тестов в Штутгарте.

Рис.6. В.Шаубергер

…По утверждению автора, существуют свидетельства того, что одну из энергоустановок Шаубергера, изготовленную им для работы в собственном доме, сорвало с фундамента, выбросило через крышу, и она разбилась. То же самое произошло с промежуточным вариантом другой установки, изготавливаемой на заводе в Германии по его чертежам. Ниже приведены фотографии его установок, поясняющие способ использования движения в форме конических спиралей.

Рис. 7. Энергоустановка В Шаубергера со снятой крышкой.

Одной из возможных причин неудач с этими установками явилось не только отсутствие модели, …что не позволяло сделать эффективный контроль преобразования энергии, но и вероятно другое рабочее вещество. Шаубергер экспериментировал также с воздухом, как с теплоносителем.»

…«Одним из наиболее близких к сосущей турбине Шаубергера устройств по конструкции и принципу действия является так называемый «сверхединичный» двигатель Ричарда Клема. В 1972 году Ричард Клем объявил об изобретении автомобильного двигателя закрытого типа, который производил мощность 350 лошадиных сил и работал сам по себе. Двигатель весил около 200 фунтов и содержал растительное масло, которое при работе нагревалось до 150 градусов по Цельсию. Внутри двигателя находится конус, закрепленный на оси. Вал, на котором укреплен конус, пустой внутри и переходит в спиральные полые каналы внутри конуса. Они обвивают конус и заканчиваются у его основания соплами (форсунками).

Рис.8. Двигатель Р. Клема

Жидкость подается в центральную ось под давлением 300-500 фунтов на квадратный дюйм, проходит по спиральным каналам и выпрыскивается через форсунки. Чем больше давление жидкости, тем быстрее вращается конус. При работе жидкость нагревается, что требует наличия теплообменника для отдачи тепла в окружающую среду. При некоторой скорости конус начинает самостоятельное вращение, независимое от насоса. Скорость вращения вала достигает 1800-2300 оборотов в минуту.

По идее данной работы, сверхединичность двигателя Клема получается за счёт преобразования некоторых составляющих его рабочего вещества в менее энергоёмкие формы. Высвобождающаяся разность энергий идёт на нагрев рабочего вещества и его ускоренное движение по одному из вышеописанных механизмов. Для подтверждения этой идеи необходим химический анализ рабочего вещества. На тот факт, что оно подвергается преобразованиям, указывает наличие фильтра после насоса.»

Теперь снова цитата:
«…Исследуя циклические сепараторы для очистки газа от пыли, французский инженер-металлург Ж. Ранке в конце 20-х годов XX века обнаружил необычное явление: в центре струи газ, выходящий из циклона, имел более низкую температуру, чем исходный. Уже в конце 1931 г. Ранке получает первый патент на устройство, названное им «вихревой трубой» (ВТ), в котором осуществляется разделение потока сжатого воздуха на два потока — холодный и горячий. Вскоре патентует это изобретение и в других странах.
В1933 г. Ранке делает доклад во Французском физическом обществе об открытом им явлении разделения сжатого газа в ВТ. Но научной общественностью его сообщение было встречено с недоверием, так как никто не мог объяснить физику этого процесса. Ведь ученые еще совсем незадолго до того поняли неосуществимость фантастической идеи «демона Максвелла», который для разделения теплого газа на горячий и холодный должен был выпускать через микроотверстие из сосуда с газом быстрые молекулы газа и не выпускать медленные. Все решили, что это противоречит второму началу термодинамики и закону возрастания энтропии.

Рис.9. Вихревая труба Ранке.

Более 20 лет открытие Ранке игнорировалось. И лишь в 1946 г. немецкий физик Р. Хильш опубликовал работу об экспериментальных исследованиях ВТ, в которой дал рекомендации для конструирования таких устройств. С тех пор их иногда называют трубами Ранке — Хильша.
Исходя из законов сохранения энергии и импульса, обычно полагают, что при закручивании струи в продольный вихрь часть кинетической энергии поступательного движения струи превращается в энергию ее вращения, и думают, что в результате аксиальная скорость струи должна уменьшаться. Это, как утверждают, должно вести к уменьшению дальнобойности свободных затопленных струй при их закручивании.

Более того, в гидротехнике обычно всячески борются с завихрениями жидкости в устройствах для ее перелива и стремятся обеспечить безвихревое ламинарное течение. Обуславливают это тем, что появление вихревого шнура в потоке жидкости влечет за собой образование воронки на поверхности жидкости над входом в сливную трубу. Воронка начинает энергично засасывать воздух, попадание которого в трубу нежелательно. Кроме того, ошибочно полагают, что появление воронки с воздухом, уменьшающее долю сечения входного отверстия, занятую жидкостью, уменьшает и расход жидкости через это отверстие.
…несмотря на уменьшение доли сечения отверстия, занятой потоком жидкости, последняя при вращении потока вытекает через отверстие быстрее, чем без вращения.
Однако нас интересует здесь не столько турбина Шаубергера, сколько его утверждение о том, что энергия теплового движения молекул воды в вихревом потоке может трансформироваться в кинетическую энергию потока воды. В этом отношении наиболее интересны результаты опытов, поставленных в 1952 г. В. Шаубергером вместе с профессором Францем Попелем в Техническом колледже Штутгарта.

Исследуя влияние формы канала водовода и материала его стенок на гидродинамическое сопротивление закрученному потоку воды в нем, экспериментаторы обнаружили, что лучшие результаты достигаются при медных стенках. Но самое удивительное, что при конфигурации канала, напоминающей рог антилопы, трение в канале с увеличением скорости воды уменьшается, и после превышения некоторой критической скорости вода течет с отрицательным сопротивлением, то есть засасывается в канал и ускоряется в нем.

Антилопа Куду
Гассльбергер согласен с Шаубергером, что тут вихрь трансформирует тепло воды в кинетическую энергию ее потока. Но отмечает, что «термодинамика, как обучают в школах и университетах, не разрешает такого преобразования теплоты при низких разностях температур». Однако, указывает Гассльбергер, современная термодинамика не способна объяснить и многие другие природные явления.
И вот тут-то теория движения может помочь понять, почему вихревое движение обеспечивает, казалось бы, вопреки сложившимся представлениям термодинамики, превращения тепла закручиваемого потока вещества в энергию его аксиального движения в соответствии с формулой (6.4). Закручивание потока в вихре заставляет часть тепла, являющегося частью внутренней энергии системы, преобразовываться в кинетическую энергию поступательного движения потока вдоль оси вихря. Почему именно вдоль оси? Да потому, что тогда вектор скорости приобретаемого поступательного движения оказывается перпендикулярным к вектору мгновенной тангенциальной скорости вращательного движения частиц в потоке и не меняет величины последней. При этом соблюдается закон сохранения момента количества движения потока.
Кроме того, ускорение частиц в направлении, перпендикулярном к направлению их основного (кругового) движения в вихре, ведет к релятивистскому возрастанию их поперечной, а не продольной массы. О необходимости раздельного учитывания поперечной и продольной масс элементарных частиц*(Это напоминает раздельное вычисление продольного и поперечного эффекта Доплера.) много писали в начальном этапе становления СТО) А именно продольная масса (соответствующая в данном случае тангенциальной скорости движения частиц в вихре) определяет величину центробежных сил при круговом движении. При превращении части внутренней энергии системы в кинетическую энергию аксиального (осевого) движения тел в ней центробежные силы не возрастают. Поэтому энергия возникающего аксиального движения оказывается как бы ушедшей из задачи о круговом движении, что математически равнозначно уходу ее из вращающейся системы без какого-либо излучения фотонов.

Но закон сохранения импульса системы требует, чтобы в случае приобретения вихревым потоком аксиального импульса какое-то другое тело (например корпус вихревого аппарата) одновременно приобретало такой же по абсолютной величине импульс в противоположном направлении. В замкнутых вихревых аппаратах, например в вихревых трубах, а также когда контакт вихревого потока со стенками аппарата отсутствует (как в некоторых случаях свободных закрученных струй) обратный импульс вынуждена приобретать осевая часть потока, имеющая меньшую тангенциальную скорость, чем периферийная часть.»

Вот оно, объяснение такой схемы. Это движитель, преобразующий движение вихревой струи в поступательное движение ротора, в нашем случае – вверх. Потому и такой угол наклона рогов ротора.

Теперь мы можем попробовать объяснить принцип его работы.

Начальным двигателем системы является электродвигатель в верхней части рисунка 1. Он раскручивает ротор вихревого движителя В.Шаубергера. Возникает центробежная сила и жидкость начинает двигаться по каналам «рогов». Самоускорение движения жидкости в каналах приводит к появлению силы реакции на стенки «рога». Сила реакции направлена от периферии ротора к центру по средней линии наклона «рога» к ротору. Это и подъемная сила. Она стремится поднять ротор, а вместе с ним и весь аппарат. При достижении определенной скорости вращения динамическое сопротивление потока становится отрицательным. С этого момента скорость вращения ротора поддерживается потоком внутри «рога». Теперь уже поток, создавая большой перепад давлений на периферии по отношению к основанию «рога» поддерживает скорость вращения ротора для обеспечения необходимой центробежной силы, компенсирующей перепад давлений. Электродвигатель больше не нужен. Теперь на мощности вихревого потока уже можно не только создавать подъемную силу, но и вырабатывать электроэнергию. Так, кажется, мог рассуждать В.Шаубергер.

Вполне закономерно, что «горючим» для этого двигателя является тепло. Необходимs горячая вода и воздух в больших количествах для обеспечения соответствующей мощности движителя. Для работы этого движителя нужен мощный нагреватель, а не охладитель. И мощная теплозащита корпуса. Не зря В.Шаубергер замерял температуру в водоворотах у камней горной речки….

Интересен и запуск движителя. В начале вся камера должна быть заполнена водой. Запускается электродвигатель, и по мере разгона ротора вода из камеры выпускается до рабочего уровня с одновременным заполнением свободного объема горячим воздухом под большим давлением. Избыточное давление позволяет увеличить теплоемкость воды, т.к. повышается ее температура кипения. Регулируя давление воздуха можно добиться оптимального режима работы. Одновременно с этим регулируется и положение нижнего запорного клапана, ограничивающего подачу воды в ротор для получения устойчивого воздушного канала обратного хода. Это увеличивает скорость течения вихревого потока. Отвод воздуха по трубкам в начале и конце канала обратного тока не позволяет разрывать водный поток и тяга в канале вихревого стока сохраняется. Образованный сифон должен работать устойчиво. Вот почему сделано сужение вихревого канала у статорных канавок. Оно прерывает вихревое движение жидкости и делает его ламинарным. Вихрь остается только внутри «рога».

Так это выглядит в теории. И как мы сегодня видим, реальная основа для таких рассуждений есть. Кажется, что все уже понятно…
Никитин А.В.

Этот рисунок на пшеничном поле - иллюстрация процессов, происходящих в торнадо и призывает к следующему основному выводу : вращающиеся минивихри, из которых состоит торнадо притягиваются друг к другу и стремятся к главному центру вращения. А здесь нарисованы именно минивихри. Обратите внимание- возле каждого основного кружка старательно нарисовано несколько дополнительных , прямо указывая , что здесь изображено несколько мини- процессов , продвигающихся по спирали к центру. Совершенно определенно , что здесь нарисован на плоскости объемный процесс (вихрь - торнадо - смерч).