Lem Andrew: другие произведения.

Плазменный двигатель "Tornado"

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Литературные конкурсы на Litnet. Переходи и читай!
Конкурсы романов на Author.Today

Конкурс фантрассказа Блэк-Джек-20
Peклaмa
Оценка: 3.39*19  Ваша оценка:
  • Аннотация:
    О проекте нового двигателя для межпланетных космических кораблей под названием "TORNADO".


   СЛОВО О НЕБЕСНЫХ КОРАБЛЯХ. Глава 2. Двигатели без отброса масс. СКАЧАТЬ КНИГУ
  
Автор выражает огромную
благодарность Вадиму Оширову.
ova@mail.rcom.ru>
http://ingenrw.narod.ru
За консультации и моральную поддержку.

2.12. Плазменный двигатель "TORNADO".


"Движения ионов в горячем виде это плазма."

  
  Глава.1
  
   Идея создания двигателя способного развить двигающую силу без отброса реактивных масс. Возникла давно. На данный момент создано огромное количество устройств, призванных воплотить эту идею в жизнь. К сожалению силы, а значит и скорости генерируемые ими мизерно малы. Анализ успехов и неудач изобретателей и экспериментаторов позволяет выбраковать тупиковые пути развития данных двигательных систем и обнаружить единственный наиболее перспективный. Анализ всех конструкций и предложений показывает наиболее перспективным остается все тот же ставший уже классикой путь-принцип, положенный в основу всех тепловых двигателей. Не зависимо от их
конструкции - "Тепло в движение". Или же тепловое хаотическое движение микрочастиц (молекул) в прямолинейное движение более крупных объектов, машин самолетов и т.д. Школьный курс Физики сообщает нам что: " Движение каждой отдельно взятой молекулы - движение механическое".[1] Можно определить пройденный молекулой путь и среднюю скорость движения отдельной молекулы. Также можно представить себе как она сталкивается с другими молекулами. Миллиарды маленьких частичек двигаются с большими скоростями в разные стороны, сталкиваются между собой, от чего изменяется их скорость и направление движения, и опять двигаются до следующего столкновения. Также школьный учебник Физики содержит информацию о том что " чем больше скорость движения молекул тела, тем выше его температура". [1]То есть тепло есть не что иное, как механическое движение молекул. И для наглядности вместо такой величины как температура можно пользоваться таким понятием, величиной как средняя скорость механического движения молекул тела. В очень горячих телах молекулы двигаются очень быстро, в более холодных медленнее. Из второго закона термодинамики. (Закон сохранения энергии) следует что энергия, не будучи уничтожимой количественно, уничтожаема качественно, то есть существует некая предпочтительная форма энергии, в которую стремятся перейти все прочие виды (формы), притом перейти необратимо. Этой самой необратимой предпочтительной формой энергии и является механическое или же тепловое движение молекул. Это механическое хаотическое движение молекул можно полностью преобразовать опять же в механическое, но уже прямолинейное движение какого-нибудь сравнительно большого объекта, к примеру, поршня. Но для этого надо, что бы все молекулы одновременно в какой-то момент двинулись в строго определенном направлении, и в этом направлении, толкнуть данный поршень, объект. Тогда внутренняя энергия газа, жидкости полностью перейдет в механическую работу. В нормальных условиях такое распределение скоростей молекул по направлениям (хотя любая из них может в какой-то момент времени двигаться в данном направлении) совершенно не возможно. [2] Но лишь в нормальных. Создать систему, в которой тепловое движение молекул становится упорядоченным, можно и такие попытки уже делались. В частности очень известным Российским экспериментатором
А.В.Фроловым.Тепловая трубка (heatpipe).[3]
Более удачный подход это использование электрического потенциала. И вот почему. Тепловое движение это движение по инерции. То есть каждая частица жидкости двигатеся по инерции в пространстве. И именно в пространстве так как если нет сосуда частицы растекаются в заданном объме пространства. То есть разлетаются по инерции. Всякое инерционное движение по своей природе прямолинейно. И вот эту то инерцию каждого отдельно взятой частицы газа или жидкости и нужно передать посудине.
И осуществить это можно как раз используя электрический потенциал или же силу Лоуренса. Рассмотрим пример.
Пример; пуля и электромагнит. Пуская пуля летит по инерции мимо ЭЛЕКТРОМАГНИТА. Но под действием эл. поля, силы Лоуренса. Она отклоняется от курса и при попадании в электромагнит сдвигает его с места.
А теперь представим, что таких пуль много, да они будут сталкиватся но часть из них все равно будет попадать в электромагнит и сдвигать его с места. Все упирается только в силу Лоуренса.
Конечно между пулей и электромагнитом возникает взаимное притяжение.В результате чего скорость полета пули несколько увеличиваетя. Но это кинетическое ускорение Vk возникающее в результате действия силы Лоуренса сдвинуть посудину не может.Так как исчезает при соударении с электромагнитом. Нужно учитывать только предварительную скорость пули Vt. Именно эта скорость порождает инерцию. Ускорение Vk нужно просто игнорировать при расчетах.
Пример расчета(автор примера Михаил email: alss@mail2000.ru):
Vp*Mp=Vb*(Mb+Mp)
Vp- скорость летящей пули
Vb- скорость броника после соударения (пуля в нем увязла)
Mp- чистая масса пули.
Mb- чистая масса броника
Теперь опять же обратимся к учебнику Физики раздел "Электрический ток в растворах электролитов".[1]
  Ионы в растворе, как и молекулы, двигаются по инерции но хаотично, но если посудину с раствором поместить в электрическое поле, то ионы кроме этого начнут двигаться и в направлении действия электромагнитных сил. То есть траектория их инерционного движения будет изменятся. Позитивные ионы будут двигаться к электроду, подключенному к негативному полюсу источника тока (катоду). А к электроду соединенному с позитивным полюсом источника тока (анодом) перемещаются негативные ионы.(водный раствор мендного купороса) Рис 1
  

 []

  

рис 1.

  Далее берем сосуд изображенный на Рис.1 И помещаем его между анодом и катодом, а потом подаем к ним постоянное напряжение (Е) Рис.2
  

 []

Рис.2

   Через какое то незначительное время все положительные ионы устремяться к стенки сосуда приближенной к катоду, а положительные к стенке приближенную к аноду. При этом их тепловое механическое движение станет более менее упорядоченным, однонаправленным.И при соударении со стенками посудины внутренняя энергия ионов согласно второму началу термодинамики, а также второму закону Ньтона перейдет в механическую работу. В результате чего В зоне А возникнет незначительная тепловая сила F1, а в зоне Б сила F2. Силы конечно незначительные и трудно обнаружимые. Рис.2.
  К тому же силы направлены в разные стороны, а поэтому сосуд останется на месте.Хотя из-за разницы в весе ионов силы будут различны и мы можем зафиксировать незначительную движущую силу.(Александр В.Сорока). Но если сделать сосуд в виде подковы. А пластины заменить катушками Томпсона.
  То тепловые силы станут однонаправленными, плюсуются, и посудина будет двигаться в пространстве без всякого отброса массы во вне. При этом скорость движения посудины будет напрямую зависеть от температуры электролита в сосуде, в момент возникновения электромагнитных полей вокруг катушек. Рис.3
  

 []

Рис.3

  
  Но для того что бы это произошло... Нужно выполнить несколько условий...
Первое.У этого двигателя есть недостаток дело в том, что толкающий момент, порождающий силу инерции существует только в момент столкновения ионов со стенкой посудины. После удара ионы как пули, попавшие в бронежилет, вязнут в электромагнитном поле, и в месте с посудиной движутся в пространстве по инерции, а не под действием тепловых сил. Для того, что бы этот тепловой двигатель работал успешно. Нужно сделать его двух тактовым.
  
Первый такт. Или фаза дестабилизации...
Мы как можно больше нагреваем ионы (электролит) в переменном электромагнитном поле(СВЧ-поле). Для чего подаем к обмоткам катушек ток высокой частоты. Затем отключаем СВЧ - поле. В посудине будет наюлюдатся хаотическое кинетическое (тепловое) движение. Условно примем, что средняя тепловая скорость ионов составляет 2 м/с.(Она может быть выше может быть ниже все зависит от температуры электролита)
  Второй такт. Или фаза стабилизации
Подаем к катушкам желательно постоянный ток в результате чего вокург них генерируется постоянное электромагнитное поле. Двигающиеся хаотично ионы одновременно под действием сильного электромагнитного поля разворачиваются в сторону катушек. В результате чего тепловое хаотическое движение всех без исключение ионов становиться однонаправленным и ионы под действием электромагнитного поля устремляются к положительному и отрицательному полюсам. И ударяются о стенки посудины. Возникает эффект соударения двух тел в пространстве. Часть тепловой по сути своей кинетической энергии ионов передается посудине. Возникает сила инерции, за счет которой посудина начинает двигаться в пространстве (по инерции). Начинается первый такт и т.д.
Второе условие...
Говоря о движении ионов в подковообразной посудине "Торнадо" Нужно различать две скорости: Первая это средняя тепловая скорость ионов. (Первый такт). Зависящая только от температуры: ( В статье она условно взята 2м.с, Понятно что она может быть и больше и меньше): И вторая скорость возникающая в результате приложения к ионам пикового электромагнитного поля. Пикового: В смысле большого, сильного. В будущем думаю следует попробовать для его создания попробовать такое эффект как резонанс эл. полей. Эта скорость возникает во время второго такта.
Так вот говорить о незначительном преобразовании тепла в прямолинейное движение посудины можно лишь только в том случае если средняя СКОРОСТЬ ЭЛЕКРОМАГНИТНАЯ будет равна средней тепловой скорости: Причем с увеличением этой разницы эффективность преобразования будет возрастать и ЭФФЕКТИВНЫЙ переход возможен на мой взгляд только тогда когда скорость электромагнитная будет превышать скорость тепловую в 1,5- 2 раза: (V электромагнитная>V тепловой.)
  Наглядно это можно побъяснить следующим образом.К примеру пусть горячие ионы это облако мошек. Летающее в пространстве:А катушка Томпсона пылесос втягивающий их: Средняя скорость хаотического движения мошек 2 м\с:Если пылесос будет втягивать их с небольшой силой то мошки проигнорируют его: В него попадут лишь те кто в этот момент будет двигаться в самую втягивающу трубу: И то исключительно из интереса. С увеличением втягивающей силы (Силы электромагнитного поля): Мошки обречены на движение к пылесосу:
  Также происходит и с ионами: Скорость электромагнитная должна быть больше скорости тепловой. Только в этом случае V тепловая условно суммируется с V электромагнитной, а так как тепловая энергия не имеет привязки к внешнему источнику, то в момент соударении со стенками посудины "Торнадо" тепло ионов в соответствии с законами механики преобразовывается в поступательное движение посудины.Но скорость задаваемая силой Лоуренса посудине не передается.
  

 []

Рис.4

  
  Как видно из рисунка часть тепловой энергии теряется в особенности если ион до приложения пикового электромагнитного поля двигался в противоположную электромагнитной силе (F.ел) сторону. Именно поэтому 100 % преобразования тепла в движение не будет Смотрите рисунок. Но думаю даже если удастся преобразовать 15-20 % тепла в движение то и это уже прорыв. Понятно чем меньше плотность разогреваемого газа или жидкости тем больше частиц без взаимных столкновений достигнут стен посудины и отдадут часть своего инерционного движения.
Третье условие, нужно найти оптимальную плотность раствора или газа.Оптимальней было бы вовсе развести все предварительно нагретые молекулы или ионы на некоторое расстояние друг от друга для того, чтобы их прямолинейное движение не искривлялось под действием межмолекулярного притяжения или же 'ускорить' их настолько что бы они стали нечувствительны к сему взаимному притяжению. То есть если в двигателе внутреннего сгорания нужно повышать давление цилиндре для того что бы преобразовать тепло газов в движение поршня то здесь, наоборот после нагрева рабочего вещества его внутреннее давление нужно понижать. Другими словами основная причина, мешающая преобразованию тепла в движение это межмолекулярное притяжение. Если бы удалось создать вещество, с нулевым межмолекулярным притяжением КПД сего двигателя повысилось бы много кратно.
Постоянный ток не обязателен на мой взгляд. На этом бы можно было и закончить.
Но есть одно но. Для получения прямолинейного движения в пространстве разницу в весе ионов нужно скомпенсировать за счет применение нескольких подковообразных посудин.Расположеных крестообразно или же по кругу.Причем по внешний радиус круга расположены положительные стороны посудин а ближе к центру отритцательные или же наоборот. Количество их может быть различно.Рис.3.1
  

 []

рис. 3.1.

  
  Пример расчтета: Vp * Mp = Vb * ( Mb + Mp )
Vp- средняя тепловая скорость летящих ионов
Vb- скорость "Торнадо" после соударения (ионы увязли, прилипли к стенкам посудины)
Mp- чистая масса ионов.
Mb- чистая масса посудины "Торнадо".
  Расчет дан для молекул не испытывающих взаимное межмолекулярное притяжение. Поэтому расчетная скорость может существенно отличатся от эксперементальной.
Конечно досужий читатель может возразить, что ионы это квантовые объекты и распространять на них законы класической механики нельзя. Но это не так. Квантовые объекты подчиняются также и законам классической механики. Неправомочны также возражения о том, что замкнутые системы не могут генерировать движение. Не могут и это верно. Но посудина не генерирует движение, а лишь является носителем энергии кинетичекой. Замкнутые системы могут быть просто носителями инерции. Что и наблюдается на практике. Таже пуля, тот же ион в растворе. Это все носители энергии а не ее генераторы. Просто один носитель инерции (ион) передает часть своей инерции другому носителю "Торнадо". Мы имеем дело с безреактивным движением по инерции. На сегодняшний день в основу всех двигателей для межпланетных двигателей положено именно реактивное движене. В сфере инерциноидного движения делаются лишь первые робкие шаги.
  
Глава 2.
Термоэлектрический двигатель о котором шла речь в предыдущей главе достаточен интересен. Но это не единственный способ преобразования тепла в движение. Так некоторые исследователи, к примеру, Вадим Оширов считают, что "тепловое движение, т.е. движение атомов или молекул можно использовать (мое мнение) не в виде прямолинейного (это почти невозможно,хотя есть один случай и достаточно интересный, но он исключение), а в виде вихревого движения. Поскольку в этом случае не происходит постоянного встречного столкновения молекул, а наоборот они вовлекаются в общее движение. Это Торнадо. Есть другие случаи, но они касаются получения энергии. Современная электродинамика также дает некоторые возможности, но это пока исследуется".
Я согласен с Вадимом Ошировым, в вихре существуют центробежные силы способные стабилизировать хаотическое тепловое движение.Но опять же при выполнении нескольких условий.
Первое условие. Средняя кинетическая скорость движения частиц вихря V(k) под действием ценробежных сил должна превышать среднюю тепловую скорость V (t) всех частиц вихря. V(k)>V (t)Только при выполнении этого условия можно говорить о преобразовании тепловой енергии частиц вихря в кинетическую энергию вихревой системы в целом...
Второе условие. Дело в том, что центробежные силы в вихре направлены строго перпендикулярно к предполагаемому направлению движения. И для того, что бы вихрь начал двигаться в пространстве их (силы) нужно перенаправить не в стороны, а вперед. Только в этом случае горячие стабилизированные частицы вихря начнут двигаться в пространстве более менее прямолинейно и совершать полезную работу, толкать пред собой какое либо тело. Сделать это сложно, если вообще возможно. Но изменить траекторию движения горячих частиц вихря движение которых в пространстве стабилизировано центробежными силами вполне реально.
Для практического воплощения данной идеи преобразования тепла в движение наиболее подходит доработанная вихревая система под название "Барабан Виктора Шубергеара" Рис. 4.
  

 []

рис. 4. Барабан Виктора Шаубергера.

  
  
Вращение приводит к появлению радиальной центробежной силы. Эта же сила втягивает жидкрость во внутренний барабан. Выполнение первого условия (V k >V t) зависит от скорости вращения барабана, а значит и от величины радиальной силы.
 Доработка заключается в том, что внутренняя поверхность барабана делается нарезной, с винтовой поверхностью - внутренний червяк. В этом случае, изменение траектории движения горячих стабилизированных частиц, чье движение под действием центробежных сил однонаправленно, будет происходить как за счет взаимодействия с червяком, так и за счет втягивания жидкости в барабан. Второе условие выполняется. При ударении горячих частиц о барабан возникает тепловая сила F(тепловая). Рис.5
  

 []

рис. 5

  
1.Зона дестабилизации
2.Зона стабилизации
3.Зона преобразования.
  
В зоне дестабилизации (1) происходит нагрев жидкости. После чего она поступает в зону стабилизации (2) где под действием центробежных сил происходит упорядочивание хаотического теплового движения частиц вихря, это движение становится однонаправленным. Далее частицы попадают в зону преобразования (3). Где сталкиваясь со стенкой барабана порождают толкающую тепловую силу. Барабан второму закону Ньютона должен начать двигатся в пространстве без всякого отброса масс во вне.
  
В первые открыл эффект сложения тепловой энергии (по сути своей кинетической энергии возникающей при нагреве жидкости) и кинетической энергии порожденной центробежными силами является французский инженер-металлург Ж. Ранк. [6]
По его наблюдениям в турбулентном смерче самопроизвольно возникает мощный ток тепла от оси к периферии: ядро потока всегда холоднее периферии.
В вихре под действием центробежных сил "холодные" молекулы обладающие незначительным зарядом тепло-кинетической энергии сил двигаются меделенее чем "горячие" молекулы наделенные большей тепло-кинетической энергией.И оказываются в центре вихря где скорость движения жидкости или воздуха незначительная. А "горячие" под действием центробежных сил ускоряются еще быстрее и оказываются на внешних пререферийных слоях вихря где скорость вращения вещества наиболее высокая.
  
  Литература:
   1А.В. Перышкин, Н.А. Родина Физика. Учебник для 6-7 классов средней школы.
   Москва, "Просвещение",1985
   2."Начало"?2, 2000 стр.20 издатель "КП-Днепр"
     3. http://alexfrolov.narod.ru/rusheatpipe.htm
   4.А.Беляев "Ариэль"
   5.http://alexfrolov.narod.ru/russhauberger.htm
   6.ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ФЕНОМЕН ВАКУУМА-2 Косинов Н.В., Гарбарук В.И., Поляков Д.В.
  SciTecLibrary - Cтатьи и Публикации.htm Контакт с авторами: kosinov@unitron.com.ua
  
   Автор: Лемешко Андрей.

Оценка: 3.39*19  Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com А.Тополян "Механист"(Боевик) А.Зимовец "Чернолесье"(ЛитРПГ) Д.Сугралинов "Дисгардиум 2. Инициал Спящих"(ЛитРПГ) А.Найт "Наперегонки со смертью"(Боевик) М.Атаманов "Искажающие Реальность-7"(ЛитРПГ) Е.Кариди "Сопровождающий"(Антиутопия) А.Ефремов "История Бессмертного-4. Конец эпохи"(ЛитРПГ) И.Головань "Десять тысяч стилей. Книга третья"(Уся (Wuxia)) Т.Мух "Падальщик"(Боевая фантастика) Л.Джейн "Чертоги разума. Книга 1. Изгнанник "(Антиутопия)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Э.Бланк "Колечко для наследницы", Т.Пикулина, С.Пикулина "Семь миров.Импульс", С.Лысак "Наследник Барбароссы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"