Расчет эффективности турбины тесла


Турбина Тесла

Турбина Tesla представляет собой бесступенчатую центростремительную проточную турбину, запатентованную Никола Теслой в 1913 году. Она называется бесплодной турбиной. Турбина Tesla известна также как турбина турбины пограничного слоя, турбина сплошного типа и турбина турбины Прандтль (после Людвига Прандтля), поскольку она использует эффект пограничного слоя, а не жидкость, падающую на лопасти, как в обычной турбине. Исследователи биоинженерии назвали его многоцентровым центробежным насосом. Одним из желаний Теслы для реализации этой турбины было использование геотермальной энергии, которая была описана в «Нашей будущей движущей силе».

Описание Руководящей идеей разработки турбины Тесла является тот факт, что для достижения наивысшей экономики изменения скорости и направления движения жидкости должны быть как можно более постепенными. Поэтому движущая жидкость турбины Тесла движется по естественным путям или линиям тока наименьшего сопротивления.

Турбина Tesla состоит из набора гладких дисков, при этом сопла применяют движущуюся жидкость к краю диска. Жидкость перемещается на диск посредством вязкости и адгезии поверхностного слоя жидкости. По мере того как жидкость замедляется и добавляет энергию к дискам, она вращается в центр выхлопа. Поскольку у ротора нет выступов, он очень прочный.

Тесла писал: «Эта турбина представляет собой эффективный самонаводящийся первичный двигатель, который может управляться как паровая или смешанная флюидная турбина по желанию без изменений в конструкции и на этом счет очень удобна. Небольшие отклонения от турбины, которые могут быть продиктованы по обстоятельствам в каждом случае, очевидно, будут предлагать сами, но если они будут выполняться по этим общим линиям, они будут признаны высокоприбыльными владельцам паровой установки, позволяя использовать их старую установку. Однако лучшие экономические результаты в развитие мощности от пара турбиной Тесла будет достигнуто на специально предназначенных для этой цели установках ».

Эта турбина также может быть применена к конденсационным установкам, работающим с высоким вакуумом. В этом случае из-за очень большого коэффициента расширения выхлопная смесь будет находиться при относительно низкой температуре и пригодна для поступления в конденсатор.

Все пластины и шайбы установлены и прикреплены к рукаву, навинчиваемому на концах, и снабжены гайками и хомутами для соединения толстых концевых пластин вместе, или хомуты могут быть просто вынуждены на него, а концы опрокинуты. Втулка плотно прилегает к валу, к которому она прикрепляется, как обычно.

Эта конструкция позволяет свободно расширять и сокращать каждую пластину индивидуально под воздействием тепловой и центробежной силы и обладает рядом других преимуществ, которые имеют практическое значение. Более высокая площадь активной пластины и, следовательно, больше мощности получается для заданной ширины, что повышает эффективность. Деформирование практически устраняется, и могут использоваться меньшие боковые зазоры, что приводит к уменьшению потерь утечки и трения. Ротор лучше приспособлен для динамической балансировки, а трение трения сопротивляется нарушающим воздействиям, тем самым обеспечивая более тихую работу. По этой причине, а также потому, что диски не жестко соединены, они защищены от повреждений, которые могут быть вызваны вибрацией или чрезмерной скоростью.

Турбина Tesla имеет свойство находиться в установке, обычно работающей со смесью пара и продуктов сгорания, и в которой выхлопное тепло используется для подачи пара, который подается в турбину, обеспечивая клапан, регулирующий подачу пара, таким образом что давления и температуры можно настроить на оптимальные условия работы.

Как показано на рисунке, турбинная установка Tesla:

Возможность запускать только пар Тип диска, приспособленный для работы с жидкостями при высокой температуре.

Эффективная турбина Tesla требует близкого расстояния между дисками. Например, тип с паровым питанием должен поддерживать междисковое расстояние 0,4 мм (0,016 дюйма). Диски должны быть чрезвычайно гладкими, чтобы минимизировать потери поверхности и сдвига. Диски также должны быть очень тонкими, чтобы предотвратить перетаскивание и турбулентность на краях диска. К сожалению, предотвращение деформаций и искажений дисков было серьезной проблемой во времена Теслы. Считается, что эта неспособность предотвратить искажение дисков способствовала коммерческому провалу турбин, потому что металлургические технологии в то время не могли производить диски достаточного качества и жесткости.

насос Устройство может работать как насос, если используется аналогичный набор дисков и корпус с эвольвентной формой (по сравнению с циркуляром для турбины). В этой конфигурации двигатель прикреплен к валу. Жидкость входит в центр, дается энергия дисками, а затем выходит на периферию. Турбина Tesla не использует трение в обычном смысле; именно он избегает этого и использует адгезию (эффект Coandă) и вязкость. Он использует эффект пограничного слоя на дисковых лезвиях.

Гладкие роторные диски были первоначально предложены, но они дали плохой пусковой момент. Тесла впоследствии обнаружил, что гладкие роторные диски с небольшими шайбами, соединяющими диски в ~ 12-24 местах по периметру 10-дюймового диска, и второе кольцо из 6-12 шайб на поддиапазоне, сделанное для значительного улучшения пускового момента без компрометирующая эффективность.

Приложения Патенты Tesla заявляют, что устройство предназначено для использования жидкостей в качестве движущих агентов, в отличие от их применения для движения или сжатия жидкостей (хотя устройство также может использоваться для этих целей). По состоянию на 2016 год турбина Тесла не имела широкого коммерческого использования с момента ее изобретения. Тем не менее, насос Tesla был коммерчески доступен с 1982 года и используется для перекачивания жидкостей, которые являются абразивными, вязкими, чувствительными к сдвигу, содержат твердые вещества или иным образом трудно обрабатывать другими насосами. Сам Тесла не получил крупного контракта на производство. Главным недостатком его времени, как уже упоминалось, было плохое знание характеристик материалов и поведения при высоких температурах. Лучшая металлургия в тот день не могла предотвратить перемещение турбинных дисков и деформирование во время эксплуатации.

В 2003 году Скотт О’Хирэн получил патент на систему радиальных турбинных лопаток. Данное изобретение использует комбинацию понятий гладкой поверхности бегуна для фрикционного контакта рабочей текучей среды и лопастей, выступающих в осевом направлении из множества поперечных направляющих поверхностей.

Сегодня многие любительские эксперименты в полевых условиях были проведены с использованием турбин Tesla, которые используют сжатый воздух, пар в качестве источника энергии (пар, образующийся при нагревании от сжигания топлива, от турбонагнетателя транспортного средства или от солнечного излучения). Вопрос о деформации дисков был частично решен с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.

Одной из предложенных текущих приложений для устройства является отработанный насос, на заводах и мельницах, где обычно блокируются обычные лопастные турбинные насосы.

Турбины Тесла являются идеальными, по многим причинам, для вне сети, мини-паровой турбины, электрических станций генерации домашних животных и с некоторым опытом, могут быть довольно легко спроектированы любителями.

Применение турбины Тесла в качестве центробежного насоса с несколькими дисками принесло многообещающие результаты. Биомедицинские инженерные исследования таких применений были продолжены в XXI веке.

В 2010 году американский патент 7,695,242 был выпущен Говарду Фуллеру для ветровой турбины на основе конструкции Tesla.

Эффективность и расчеты Турбина Tesla имеет очень высокий теоретический урожай, около 92%, но на самом деле существует несколько конструктивных ограничений, которые конкурируют за снижение их общей производительности. Чтобы лучше прояснить эти ограничения, ниже приводится краткий список:

Диаметр ротора: его размер не должен быть отделен от физических характеристик жидкости, которая будет использоваться. Это ограничение означает, что теоретически можно определить оптимальный диаметр ротора: на самом деле слишком маленький ротор не может эффективно преобразовать всю кинетическую энергию, присутствующую во впрыскиваемой жидкости. С другой стороны, слишком большой ротор может создавать чрезмерный поток жидкости, что приводит к потере нагрузки. Не только это, но слишком большой диск трудно построить, и из-за высоких центробежных сил, которым он подвергается, максимальная скорость вращения будет ограничена. Пространство между поверхностями дисков, составляющих ротор: например, для пара необходимо расстояние около 0,4 мм, тогда важно, чтобы диски имели минимальную толщину, это, очевидно, может быть проблемой для больших дисков, работающих при высоких скоростях вращения. На самом деле предотвращение возможности запуска колебаний в дисках является одной из основных проблем этой турбины. Считается, что трудность в сдерживании колебаний является основной причиной коммерческого отказа этого изобретения. Однако только в последние годы с новыми технологиями, которые часто производятся от турбореактивного двигателя, можно сделать более тонкие и жесткие диски с хорошей поверхностью, все элементы, которые могут способствовать повышению эффективности устройства. Поверхностная обработка дисков: грубая поверхность диска может легко создавать вихри, снижающие эффективность турбины, поэтому важно, чтобы они были выполнены с гладкой и очень хорошо обработанной поверхностью. Позиционирование и геометрия входного сопла: будучи турбиной Тесла – устройством, которое использует кинетическую энергию вводимой в него жидкости, характеристики сопла, которые приводят к высокой скорости и, следовательно, кинетической энергии, являются детерминантами, реализующими такие сопла без турбулентности особенно важны. Геометрия входной кромки дисков: скорость жидкости, которая касается края диска, может быть сверхзвуковой, и поэтому в этой области могут быть созданы волны сжатия, которые могут генерировать потери и изменения в пути прохождения жидкости.

Размеры и геометрия выхлопных труб светятся: даже если на выходе из турбины скорость жидкости ниже, конструкция выхлопа имеет решающее значение, и даже на этой фазе может произойти вредная завихренность с последующими потерями; фактически поток является центростремительным (от периферии до центра диска), а затем осевым (выровненным с осью вращения); с вращающимися дисками на высокой скорости, перемещение вращающейся жидкости в осевом канале без турбулентности непросто.

Во времена Теслы эффективность обычных турбин была низкой, потому что турбины использовали систему прямого привода, которая сильно ограничивала потенциальную скорость турбины до того, что она двигала. Во время внедрения современные судовые турбины были массивными и включали в себя десятки или даже сотни этапов турбин, но при этом обеспечивали крайне низкую эффективность из-за их низкой скорости. Например, турбина на «Титанике» весила более 400 тонн, работала всего 165 оборотов в минуту и ​​использовала пар под давлением всего 6 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничивало его уборку отработанного пара от основных электростанций, пару возвратно-поступательных паровых двигателей. Турбина Tesla также имела возможность работать на высокотемпературных газах, чем лопастные турбины того времени, что способствовало ее большей эффективности. В конце концов осевые турбины получили передачу, позволяющую им работать на более высоких скоростях, но эффективность осевых турбин оставалась очень низкой по сравнению с турбиной Тесла.

Со временем конкурирующие осевые турбины стали значительно более эффективными и мощными, вторая стадия редукторов была введена на большинстве ультрасовременных морских кораблей США 1930-х годов. Улучшение паровой технологии дало авианосцам ВМС США явное преимущество в скорости по сравнению с союзными и вражескими авианосцами, и поэтому доказанные осевые паровые турбины стали предпочтительной формой движения до тех пор, пока не произойдет эмбарго на нефть 1973 года. Нефтяной кризис заставил большинство новых гражданских судов превратиться в дизельные двигатели. К тому времени осевые паровые турбины по-прежнему не превышали 50% эффективности, поэтому гражданские суда решили использовать дизельные двигатели из-за их превосходной эффективности. К этому времени сравнительно эффективная турбина Тесла была старше 60 лет.

Конструкция Теслы попыталась обойти основные недостатки лопастных осевых турбин, и даже самые низкие оценки эффективности все же значительно превзошли эффективность осевых паровых турбин в день. Тем не менее, при испытаниях на более современные двигатели, Tesla Turbine имела эффективность расширения намного ниже современных паровых турбин и значительно ниже современных поршневых паровых двигателей. Он страдает от других проблем, таких как потери сдвига и ограничения потока, но это частично компенсируется относительно массовым снижением веса и объема. Некоторые из преимуществ турбины Tesla заключаются в относительно низких расходах или когда требуются небольшие приложения. Диски должны быть как можно меньше на краях, чтобы не создавать турбулентность, так как жидкость выходит из дисков. Это приводит к необходимости увеличения количества дисков при увеличении скорости потока. Максимальная эффективность достигается в этой системе, когда междисковое расстояние приближается к толщине пограничного слоя, а так как толщина пограничного слоя зависит от вязкости и давления, утверждение о том, что единая конструкция может эффективно использоваться для различных видов топлива и жидкостей, неверен. Турбина Тесла отличается от обычной турбины только механизмом, используемым для передачи энергии на вал. Различные анализы показывают, что скорость потока между дисками должна быть относительно низкой для поддержания эффективности. Сообщается, что эффективность турбины Тесла снижается с увеличением нагрузки. При легкой нагрузке спираль, перемещаемая жидкостью, движущейся от впуска к выхлопному трубопроводу, является плотной спиралью, подвергающейся большому количеству оборотов. При нагрузке число вращений падает, и спираль становится все короче. Это увеличит потери на сдвиг, а также уменьшит эффективность, потому что газ находится в контакте с дисками для меньшего расстояния.

Эффективность – это функция выходной мощности. Умеренная нагрузка обеспечивает высокую эффективность. Слишком тяжелая нагрузка увеличивает проскальзывание в турбине и снижает эффективность; при слишком малой нагрузке на выход подается небольшая мощность, что также снижает эффективность (до нуля на холостом ходу). Такое поведение не относится к турбинам Tesla.

Эффективность турбины газовой турбины Тесла оценивается выше 60, достигая максимума 95 процентов. Имейте в виду, что эффективность турбины отличается от эффективности цикла двигателя с использованием турбины. Осевые турбины, которые работают сегодня на паровых установках или реактивных двигателях, имеют эффективность около 60-70% (данные Siemens Turbines Data). Это отличается от эффективности цикла установки или двигателя, которые составляют приблизительно от 25% до 42%, и ограничены какой-либо необратимостью ниже эффективности цикла Карно. Тесла утверждал, что паровая версия его устройства достигнет 95-процентной эффективности. Фактические испытания паровой турбины Tesla на заводах Westinghouse показали скорость пара в 38 фунтов на лошадиную силу в час, что соответствует эффективности турбины в диапазоне 20%, в то время как современные паровые турбины часто могут обеспечить эффективность турбины более чем на 50%. Термодинамическая эффективность является мерой того, насколько хорошо она выполняется по сравнению с изоэнтропическим случаем. Это отношение идеального к фактическому рабочему вводу / выводу. Эффективность турбины определяется как отношение идеального изменения энтальпии к реальной энтальпии при одинаковом изменении давления.

В 1950-х годах Уоррен Райс попытался воссоздать эксперименты Теслы, но он не выполнял эти ранние тесты на насосе, построенном строго в соответствии с запатентованным дизайном Tesla (он, помимо прочего, не был многоступенчатой ​​турбиной Tesla, он имеет сопло Теслы). Рабочая жидкость экспериментальной одноступенчатой ​​системы Райса была воздухом. Испытательные турбины Райса, опубликованные в ранних отчетах, дали общую измеренную эффективность 36-41% за один этап. Ожидаются более высокие проценты, если они разработаны, как первоначально было предложено Tesla.

В своей заключительной работе с турбиной Тесла и опубликованной незадолго до его выхода на пенсию, Райс провела масштабный анализ модельного ламинарного потока в нескольких дисковых турбинах. Очень высокая претензия на эффективность ротора (в отличие от общей эффективности устройства) для этой конструкции была опубликована в 1991 году под названием «Tesla Turbomachinery». В этом документе говорится:

При правильном использовании аналитических результатов эффективность ротора с использованием ламинарного потока может быть очень высокой, даже выше 95%. Однако для достижения высокой эффективности ротора номер расхода должен быть малым, что означает, что эффективность высокого ротора достигается за счет использования большого количества дисков и, следовательно, физически большего ротора. Для каждого значения номера скорости потока оптимальное значение числа Рейнольдса для максимальной эффективности. При использовании обычных жидкостей требуемое расстояние между дисками является незначительным, что приводит к тому, что [роторы, использующие] ламинарный поток имеют тенденцию быть большими и тяжелыми для заданной скорости потока.

Были проведены обширные исследования жидких насосов типа Тесла с использованием роторов с ламинарным потоком. Было обнаружено, что общий КПД насоса был низким, даже когда эффективность ротора была высокой из-за потерь, возникающих на входе ротора и выше, упомянутого выше.

Современные многоступенчатые лопастные турбины обычно достигают 60-70% эффективности, в то время как большие паровые турбины часто демонстрируют эффективность турбины более 90% на практике. Также можно ожидать, что аналогичные роторные машины типа Tesla разумного размера с обычными жидкостями (пар, газ и вода) продемонстрируют эффективность вблизи 60-70% и, возможно, выше.

Любопытство Модели турбины Tesla могут легко создавать модели турбин с использованием оптических дисков (компакт-дисков или компакт-дисков) для создания колеса, очевидно, с помощью вставленных прокладок и соответствующего центрального отверстия, полиметилметакрилата (плексигласа) или целой серии аналогов для корпуса и сопла , которые, среди прочего, имеют преимущество прозрачности и сжатый воздух под высоким давлением в качестве моторной жидкости.

Расчет эффективности турбины тесла

У вас возникли проблемы с поиском определенного видеоролика? Тогда эта страничка поможет вам отыскать так необходимый вам ролик. Мы с легкостью обработаем ваши запросы и выдадим вам все результаты. Неважно чем вы интересуетесь и что вы ищете, мы запросто отыщем необходимый ролик, какой бы направленности он не был бы.

Если же у вас интересует современные новости, то мы готовы предложить вам самые актуальные на данный момент новостные сводки во всех направлениях. Результаты футбольных матчей, политические события или же мировые, глобальные проблемы. Вы всегда будете в курсе всех событий, если будете пользоваться нашим замечательным поиском. Информированность предоставляемых нами видеороликов и их качество зависит не от нас, а от тех, кто их залил в интернет просторы. Мы всего лишь снабжаем вас тем, что вы ищете и требуете. В любом случае, пользуясь нашим поиском, вы будете знать все новости в мире.

Впрочем, мировая экономика это тоже довольно интересная тема, которая волнует очень многих. От экономического состояния различных стран зависит довольно многое. Например, импорт и экспорт, каких либо продуктов питания или же техники. Тот же уровень жизни напрямую зависит от состояния страны, как и зарплаты и прочее. Чем же может быть полезна такая информация? Она поможет вам не только адаптироваться к последствиям, но и может предостеречь от поездки в ту или же иную страну. Если вы отъявленный путешественник, то обязательно воспользуйтесь нашим поиском.

Нынче очень сложно разобраться в политических интригах и для понимания ситуации нужно найти и сравнить очень много различной информации. А потому мы запросто найдем для вас различные выступления депутатов ГОСДУМЫ и их заявления за все прошедшие года. Вы сможете с легкостью разобраться в политике и в ситуации на политической арене. Политика различных стран станет вам ясна и вы запросто сможете подготовить себя к грядущим переменам или же адаптироваться уже в наших реалиях.

Впрочем вы можете найти тут не только различные новости всего мира. Вы также запросто сможете подыскать себе киноленту, которую будет приятно посмотреть вечером с бутылкой пива или же попкорна. В нашей поисковой базе существуют фильмы на любой вкус и цвет, вы без особых проблем сможете найти для себя интересную картину. Мы запросто найдем для вас даже самые старые и трудно находимые произведения, как и известную всем классику - например Звездные войны: Империя наносит ответный удар.

Если же вы просто хотите немного отдохнуть и находитесь в поиске смешных роликов, то мы можем утолить и тут вашу жажду. Мы найдем для вас миллион различных развлекательных видеороликов со всей планеты. Короткие приколы запросто поднимут вам настроение и еще целый день будут вас веселить. Пользуясь удобной системой поиска, вы сможете найти именно то, что рассмешит вас.

Как вы уже поняли, мы трудимся не покладая рук, что бы вы всегда получали именно то, что вам необходимо. Мы создали этот замечательный поиск специально для вас, что бы вам удалось найти необходимую информацию в виде видеоролика и посмотреть её на удобном плеере.

Source: imperiya.by

Практическая реализация турбины Тесла

poisk

Originally published at Профессионально об энергетике. Please leave any comments there.

Основной принцип, заложенный в работу турбины Тесла– вязкость движущейся среды. Н. Тесла в своих патентах описал основные принципы и закономерности данного эффекта. Что же представляет собой безлопастная турбина Тесла? Ротор турбины – это вал с закрепленными на нем плоскими дисками. Между дисками выдерживается определенное расстояние посредством разделяющих шайб, а так же небольших выступов, сделанных на каждом втором диске по обе стороны. Каждый диск имеет окна в центральной части для выхода рабочего тела.

Основной диск ротора.

Собраный ротор.

Расстояния между дисками.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Стальной ротор.

Крайние диски турбины Тесла делаются более толстыми, так как проходящяя между дисками струя газа пытается раздвинуть диски, а так же для прижимания остальных дисков друг к другу. Так же крайние диски имеют радиальные выступы над окнами, которые служат в качестве части уплотнения.

Боковой диск турбины Теслы с радиальными выступами.

Ротор помещается в корпус, который имеет входящее сопло и боковые крышки с отверстиями в центре. К крышкам крепятся еще две детали, не знаю как их правильнее назвать, я их назвал «уши», в которых закрепляются подшипники и обеспечивается отвод отработанной среды.

На внутренней поверхности крышек вырезаны радиальные канавки. Их можно разделить на две группы по их назначению. Первая группа канавок располагается ближе к центру, в эти канавки входят радиальные выступы боковых дисков, что обеспечивает хорошее уплотнение. Канавки и выступы, составляющие уплотнение, должны быть тщательно подогнаны друг к другу. Зазоры должны быть минимально возможными, но и не допускающими трение, что требует высокой точности изготовления. Вторая группа канавок прорезается почти по всей оставшейся поверхности и к ним не предъявляется таких жестких требований по точности изготовления. Боковые диски движутся относительно неподвижных крышек корпуса. Чтобы не создавать дополнительное сопротивление, расстояние между дисками и корпусом нужно увеличить. Именно этой цели и служат радиальные канавки второй группы. Так как поток всегда ищет путь наименьшего сопротивления, а в нашем случае – это канавки между крышками и дисками, основная часть потока проходила бы именно этим путем, и лишь незначительная часть проходила бы между остальными дисками ротора. За счет уплотнения, в канавках возникает повышенное давление, что и не дает среде пройти только этим путем, и среда проходит там, где возможно, т.е. между остальными дисками. Можно было бы сделать и одну широкую канавку, однако это бы увеличило утечку. По этому, лучшего результата можно добиться, используя несколько канавок.

Сопло турбины располагается тангенциально, т.е. по касательной к внутренней поверхности корпуса и может быть выполнено в виде прямоугольной щели, или круглого сужающегося отверстия.

Прямоугольное сопло для турбины Тесла.

Зазор по периферии между корпусом и ротором делается минимальным, учитывая небольшое увеличение диаметра ротора, при работе на высоких оборотах.

Теперь, имея примерное представление об устройстве турбины, рассмотрим теоретическую базу и рабочий процесс. Если направить поток жидкости, или газа по плоской поверхности, то этот поток начнет увлекать за собой эту поверхность. Такое поведение обусловлено тем, что самый первый слой молекул, прилегающих к плоскости – неподвижен. Следующий слой движется очень медленно, следующий чуть быстрее и так далее. Ниже приведу небольшую выдержку из аэродинамики. Важной характеристикой движущейся среды является ее вязкость. Вязкость проявляется через свойство прилипания текучей среды к поверхности, тогда как не вязкая среда свободно скользит вдоль обтекаемой поверхности. Чтобы проиллюстрировать влияние вязкости, порождающей силу, замедляющую течение (силу сопротивления), рассмотрим две большие параллельные друг другу пластины A и B (рис. 1), одна из которых движется относительно другой. Вязкая среда прилипает к каждой из пластин. Случайные движения молекул создают эффект «перемешивания», стремящегося выровнять средние скорости течения, скорость которого на пластине B равна V, а на пластине A – нулю. Результирующее распределение скоростей также приведено на рис. 1, где длина стрелок пропорциональна величине скорости в данной точке течения по высоте между пластинами. Таким образом, на движущуюся пластину B действует сила, тормозящая ее движение. Чтобы обеспечить движение пластины B при наличии торможения, к ней должна быть приложена противодействующая сила. Такая же сила стремится привести в движение пластину A

Рис. 1. СИЛА ВЯЗКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, или влияние вязкости течения на пластины A и B. Пластина B движется по отношению к пластине A со скоростью V, изображенной стрелкой. Распределение скоростей жидкости между пластинами также показано соответствующими стрелками.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Величина силы, необходимой для поддержания движения пластины B со скоростью 1 м/с (или удержания на месте неподвижной пластины A), при условии, что расстояние между пластинами равно 1 м, а площадь каждой из них – 1 м2, называется коэффициентом вязкости m. Для воздуха при температуре 0° С и давлении 1 атм m = 1,73*10–5 H*c/м2. Эксперименты показывают, что коэффициент вязкости воздуха изменяется в зависимости от температуры пропорционально T0,76. А теперь представим, что пластины А и В неподвижны относительно друг друга, а поток газа движется между ними. Естественно, поток начнет увлекать за собой обе пластины. Распределение градиента скоростей в потоке будет следующим: у поверхности обеих пластин скорость потока будет минимальна, а посередине – максимальна.

Понятно, что чем меньше расстояние между пластинами и больше их площадь, тем больше сила вязкого трения, тем меньше «проскальзывания» газа между плоскостями, и тем сильнее поток увлекает за собой плоскости. Теперь рассмотрим процесс, происходящий внутри турбины. Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением через сопло. Получив ускорение в сопле, поток движется спиралеобразно между дисками, увлекая за собой ротор, и выходит через окна в центральной части дисков. Если турбина работает в холостом режиме, то скорость вращения ротора будет чуть меньше скорости потока, из-за трения в подшипниках. В таком режиме, длинна спиралеобразного пути – максимальна, так как относительная скорость потока и дисков почти нулевая. При подключении нагрузки скорость вращения ротора падает, а вместе с ней и скорость потока, из-за чего и длинна спиралеобразного пути сокращается. Таким образом, мы имеем саморегулирующую машину. Одно из преимуществ данной конструкции – ламинарность потока. Нет никаких завихрений и турбулентных образований, которые всегда снижают эффективность. Крутящий момент турбины прямо пропорционален квадрату скорости среды относительно ротора и площади дисков, и обратно пропорционален расстоянию между ними. То есть, для получения максимального крутящего момента расстояние между дисками должно быть минимальное, а количество дисков, или их диаметр – как можно больше. Аппарат способен совершать максимальную работу когда скорость ротора равна половине скорости потока, но для достижения максимальной экономии относительная скорость, или скольжение – должны быть как можно меньше.

Понятно, что количество сопел можно увеличить, для повышения мощности и крутящего момента. Так же, посредством конструкции сопел, или их расположения, легко достигается реверс. Более детальную информацию на этот счет можно получит из оригинальных источников, которые приведены в начале статьи.

А теперь хотелось бы поделиться собственным опытом по изготовлению турбины Тесла своими руками.

Данное мероприятие мне пришлось начинать с нуля, в буквальном смысле. У меня не было опыта работы на металлообрабатывающих станках, да и с 3D моделированием связан не был, не говоря уже о черчении. Осознав сей печальный факт, пришлось пройти «экспресс курс» по черчению и 3D моделированию, на что ушло полтора месяца интенсивного самообучения. Я был приятно удивлен, насколько легко и интересно заниматься 3D проектированием. Про черчение лучше промолчу, хотя необходимые навыки и знания все же получил. Спроектировав все детали и начертив чертежи, я отправился в ближайший цех металлообработки. После длительной беседы с технологом, конструкцию пришлось немного видоизменить, что бы процесс изготовления был более технологичным. Внеся все изменения в чертежи, процесс пошел. На приведенных выше рисунках представлена моя конструкция турбины. Конструкции могут быть разными, однако именно такой вариант проще всего сделать вручную, без использования литья и штамповки. Я задался целью построить полноразмерную модель турбиныТесла. В качестве материалов выбрал обычную сталь, так как этот материал дешев и легко поддается мехобработке. В процессе изготовления турбины я столкнулся с некоторыми трудностями. Самая не приятная проблема – это, казалось бы, изготовление основных дисков. Проблема в том, что диски изготавливались, из листового метала, и после обработки оказались не ровными. Поводки были чуть заметны, но при расстоянии между дисками 0,3мм, это сказывалось самым серьезным образом – расстояние между дисками получилось не равномерным, и во многих места вообще отсутствовало. Частично решить задачу помогло использование крестообразных разделительных шайб (изначально я использовал круглые разделительные шайбы). Но мне так и не удалось добиться идеальной равномерности промежутков между дисками. Это касается лишь основных дисков, так как боковые диски точатся из достаточно толстого метала, и в силу метода обработки, кривизны практически не имеют. Вообще, решение этой проблемы существует. Правда, оно немного усложняет конструкцию ротора, и увеличивает стоимость работы. Собственно, по этим причинам я и не стал ничего переделывать. Тем более, я не ставил целью изготовить полностью работоспособное изделие, а для проведения опытов вполне достаточно того, что есть. Совет тем, кто захочет изготовить турбину Тесла своими руками – используйте, максимально ровные листы метала для изготовления дисков. Однако, проведя несколько опытов с использованием сжатого газа, я убедился, что расстояние между дисками является важнейшим фактором в работе устройства, и проявленная мною халатность, по отношению к этому вопросу – неуместна. Решение задачи оказалось простым, причем это решение было описано в британском патенте Н. Тесла №186082.

Диск с выступами по обеим сторонам, сделаными по окружности. Отступив ~15мм от края диска, нужно прочертить окружность с обеих сторон диска. На одной из сторон диска окружность надо поделить на 8 равных частей. В точках пересечения нужно пробить небольшие лунки. Я проделал это с помощью молотка и кернера, слегка закруглив острие последнего. Процедура не сложная, но нужно быть предельно аккуратным, дабы не перестараться. Далее, на второй стороне диска проделываем то же самое, только точки пересечения должны оказаться между уже пробитыми выступами. В итоге имеем диск, с шестнадцатью выступами, по восемь с каждой стороны. Высота выступа должна равняться, или быть чуть меньше расстаяния между дисками. Для окончательной доводки выступы обрабатываются надфилем. Выступы делаются не на всех дисках, а через один. В моем случае общее количество дисков – 21шт. Дисков с выступами – 10шт. Центральный диск гладкий, потом два с выступами, опять два гладких и т.д. Крайние диски гладкие. Вроде с этим понятно. В итоге получилась достаточно качественная и жесткая конструкция, а расстояние между дисками вариирует в пределах 0,2-0,4мм.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Равномерное расстояние между дисками

Еще одна неприятность заключается в балансировке ротора. После того, как ротор собран, в идеале, его нужно слегка подточить на токарном станке, что бы выровнять все неровности. Так же, очень желательно все диски, а так же все сопрягаемые детали отшлифовать. В общем, самая главная проблема – точность изготовления. Если все детали делать на высокоточном оборудовании с программным управлением, 95% всех неприятностей разрешатся сами собой. Несколько слов хотелось сказать об изготовлении крестообразных шайб. В условиях производства – это самая простая задача, наштамповал, и готово. А вот сделать несколько десятков штук с приемлемым уровнем точности – не так то и просто. Дело в том, что толщина метала для изготовления шайб, составляет – 0,2-0,3мм. С таким металлом работать не просто, уж слишком аккуратно надо с ним обходиться. И когда стал вопрос об их изготовлении, мне заломили неприемлемо высокую цену. Немного пораскинув мозгами, решил поступить просто. На рисунке ниже представлена заготовка, и готовая шайба.

Заготовка (слева), и готовая крестообразная разделительная шайба для турбины Тесла.

Пришлось заказывать заготовку, а потом вручную доделывать. Ножницами по металлу делается 8 надрезов до соединения с отверстиями, а потом лобзиком отпиливаются лишние части. Зато вышло в 5 раз дешевле. Еще хотелось бы сказать о выборе подшипников. Так как турбина работает на достаточно высоких оборотах (10000-15000об.\мин.) и более, подшипники должны быть рассчитаны на такие скорости. В отличие от лопастных турбин, турбина Теслы не имеет осевой нагрузки, поэтому подшипники могут быть просто радиальными шариковыми. В остальном, проблем, заслуживающих внимания, не наблюдалось.

Фотографии, изготовленной мной турбины Теслы.

Ротор составляют 21 диск диаметром 186мм и толщиной 1,5мм, боковые диски имеют толщину 3мм, разделяющие шайбы изготовлены из листа нержавеющей стали толщиной 0,3мм. Вал по центру имеет диаметр 15мм, и ступенчато сужается на концах до 12мм. Сопло сделано прямоугольным. Вес ротора примерно 7кг, вес собранного агрегата – 18кг.

Кольцо корпуса с соплом

Часть корпуса с соплом и радиальными пазами.

Боковай крышка и «ухо».

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.

Первые результаты.

Все, ниже описаное касается самого первого варианта самодельной турбины Теслы, который имел ряд недостатков, а именно: расстояние между дисками не равномерное, отсутствовали радиальные канавки на боковых крышках, а так же, не достаточно глубокие радиальные выступы на боковых диска, что способствовало большим утечкам газа. Все опыты проводились со сжатым азотом (150ат). Азот – потому что его проще достать оказалось, чем сжатый воздух, а так же потому, что азот инертный и не взрывоопасный. Редуктор в опытах не использовался. С помощью шланга высокого давления балон напрямую соединялся с соплом турбины через переходник оснащенный манометром. Размер прямоугольного сопла 4х32мм, при таком сечении максимальное давление перед соплом достигало не более 3-5ат при полностью открытом балоне. Момент проверялся руками, и его почти не было, тем не менее, за 80-90с ротор достигал 9000об\мин. Расход газа был просто жуткий, балона (40л, 6м^3) хватало не более чем на 2-3мин. Первой модернизацией стало уменьшение сечения сопла до 1х32мм. Результат на лицо, давление перед соплом при полностью открытом балоне достигало 40-50ат. Естественно, скорость газовой струи выросла, что позволило разгонять ротор до тех же 9000об\мин уже за 50-60сек. при давлении перед соплом 15ат.  Следующей модернизацией боло нарезание радиальных канавок в боковых крышках турбины, а так же переделка боковых дисков (в первом варианте они были сведены на конус к перефирии, что в данном случае не подходит). После модернизации показатели значительно улучшились, при давлении 12ат ротор руками остановить было крайне трудно. Разгон ротора до 9000об\мин сократился до 45-50сек. Но это, как вы понимаете, ерунда, так как самое главное так и осталось неисправленным, а именно – равномерность расстояний между основной массой дисков. Эту задачу я решил совсем недавно, и тестов уще не проводил. Я уверен, что результат будет более чем положительным, и в разы будет превосходить предыдущие. Однако надо учитывать тот факт, что газ при расширеии сильно охлаждается, переходник и кран на балоне покрывались иниеем, а при понижении температуры газ теряет вязкость. А вязкость – это основное свойство газа, которое используется в этом типе двигателя.

PS. Некоторые уточнения.

Прошу прощения за некоторые неточности в выше описанном тексте, писал по памяти, память подвела. Ошибки исправил по записям, сделанным во время тестов в мае 2009 года. И так, я все же провел серию опытов с модернизированой турбиной (17 ноября 2009). Параметры следующие: размер сопла – 2х32мм, диаметр дисков – 186мм, количество дисков – 21шт. Расстояние между дисками от 0,2 до 0,4мм, вес ротора – 7кг. В качестве газа использовался аргон в 40 литровом баллоне с давлением 150ат. Так как все снималось на видео, писать много не буду. Приведу лишь результаты. Все тесты проводились с давлением перед соплом – 9-11ат. Мои надежды более чем оправдались :). Итак: разгон ротора до 3000об\мин – 4сек, до 10000об\мин – 17сек. Отсчет времени начинался при достижении нужного давления (~10ат).

Далее будут опубликованы опыты ч турбиной Тесла, турбина Тесла на пару и турбина Тесла +ДВС, приходите    !

Статья напечатана по материалам сайта http://teslatech.com.ua с одобрения автора.

Замечательный человек, зовут Виталий, 27 лет от роду, по профессии я программист – системный администратор. Всему учится сам, так как считает, что этот путь намного эффективнее традиционного.

Особое внимание уделяет работам Николы Тесла. Решил лично перепроверить основные результаты, достигнутые великим Теслой, в чем на взгляд EnergyFuture.RU весьма преуспел.

Практическую реализацию идей Тесла выполняет на следующей станочной базе ( это для тех кто собрался повторять подвиги Виталия, must have лист ):

Перечень возможных технологических операций: 1. Токарно-винторезные работы (диаметра 600, длины – 1500) 2. Сверлильные. 3. Координатно-расточные. 4. Шлифовальные. 5. Долбежные. 6. Фрезерные. 7. Зубо-шлицефрезерные (до М=6). 8. Термообработка, в т.ч. сементирование.

9. Изготовление нестандартного оборудования

Еще записи на эту же тему:

Турбина Тесла

Турбина Тесла в Музее Николы Теслы.

Турбина Тесла — безлопастная центростремительная турбина, запатентованная Николой Тесла в 1913 году. Её часто называют безлопастной турбиной, поскольку в ней используется эффект пограничного слоя, а не давление жидкости или пара на лопатки, как в традиционной турбине. Турбина Тесла также известна как турбина пограничного слоя и турбина слоя Прандтля (в честь Людвига Прандтля). Учёные-биоинженеры называют её многодисковым центробежным насосом. Одним из желаемых применений данной турбины Тесла видел в геотермальной энергетике, описанной в книге «Our Future Motive Power».

Принцип действия, достоинства и недостатки

Во времена Теслы КПД традиционных турбин был низок, так как не было аэродинамической теории, необходимой для создания эффективных лопаток, а низкое качество материалов для лопаток накладывало серьезные ограничения на рабочие скорости и температуры. КПД традиционной турбины связан с разностью давлений на входе и выходе. Для достижения более высокой разности давлений используются горячие газы, такие, например, как перегретый пар в паровых турбинах и продукты сгорания топлива в газовых, поэтому для достижения высокого КПД необходимы жаропрочные материалы. Если турбина использует газ, который при комнатной температуре становится жидкостью, то можно на выходе использовать конденсатор, чтобы увеличить разность давлений.

Турбина Тесла отличается от традиционной турбины механизмом передачи энергии на вал. Она состоит из набора гладких дисков и форсунок, направляющих рабочий газ к краю диска. Газ вращает диск посредством адгезии пограничного слоя и вязкого трения и замедляется, вращаясь по спирали.

Турбина Тесла не имеет лопаток и возникающих из-за них недостатков: ротор не имеет выступов и потому прочен. Тем не менее, у неё имеются динамические потери и ограничения на скорость потока. Небольшой поток (нагрузка) дает высокий КПД, а сильный поток увеличивает потери в турбине и снижает его, что, однако, характерно не только для турбины Тесла.

Диски должны быть очень тонкими по краям, чтобы не создавать турбулентность в рабочем теле. Это приводит к необходимости увеличения числа дисков при увеличении скорости потока. Максимальный КПД этой системы достигается, когда междисковое расстояние приблизительно равно толщине пограничного слоя. Поскольку толщина пограничного слоя зависит от вязкости и давления, утверждение, что один и тот же проект турбины может эффективно использоваться для различных жидкостей и газов, является некорректным.

Исследования показывают, что для поддержания высокого КПД скорость потока между дисками должна поддерживаться на относительно низком уровне. При слабом потоке траектория протекания рабочего тела от входа в турбину к выходу имеет много витков. При сильном потоке число оборотов спирали падает, и она становится короче, что снижает КПД, потому что газ (жидкость) меньше контактирует с дисками, а значит, передает меньше энергии.

КПД газовой турбины Тесла составляет выше 60% и достигает более 95%. Но не стоит путать турбинный КПД с общим КПД двигателя, который использует данную турбину. Осевые турбины, которые сейчас используются в паровых установках и реактивных двигателях, имеют КПД около 60-70% и ограничен величиной КПД соответствующего цикла Карно, а для силовой установки он достигает лишь 25-42%. Тесла утверждал, что паровая версия его турбины может достигать 95%. Натурные испытания паровой турбины Тесла на заводах Westinghouse показали паровую мощность в 38 фунтов на лошадиную силу в час, соответствующую КПД турбины в диапазоне 20%.

В 1950-х годах Уоррен Райс попытался повторить эксперименты Тесла, но он проводил их не на турбине, построенной в строгом соответствии с запатентованным Теслой образцом.[7] Райс экспериментировал с однодисковой воздушной системой. Тестируемая турбина Райса показала эффективность 36-41% при использовании одного диска. Более высокая эффективность должна достигаться при использовании дизайна Тесла.

В своей последней работе с турбиной Тесла Райс провел масштабный анализ модели ламинарного потока в многодисковой турбине. Очень сильное утверждение для эффективности турбины (в отличие от эффективности прибора в целом) для этой конструкции было опубликовано в 1991 году под названием «Турбомашина Тесла».

ТУРБИНА ТЕСЛЫ - Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток

ТУРБИНА ТЕСЛЫ

Одним из первых воспоминаний Теслы о детстве была попытка создать вакуумный двигатель, способный на постоянное движение, что в результате вылилось в появление маленького безлопастного насоса. Изобретатель прекрасно помнил, как ему удалось запустить свою модель в небольшой речке около дома. Вдохновение для его последнего изобретения, прототипы которого ему удалось сделать, было основано как раз на том эпизоде из детства.

Примерно в 1906 году Тесла придумал безлопастную турбину, работавшую на воздухе или паре с использованием плоских металлических дисков. Она была способна функционировать с большей скоростью в силу своей пластичности и меньшего трения, а также могла более быстро изменять направление вращения. Тесла оставил в стороне традиционные представления о том, что турбина должна иметь твердый элемент, на который для приведения ее в движение будут воздействовать воздух или пар. Вместо этого он решил использовать две другие характеристики веществ, известные физикам, но не использовавшиеся до того момента для механических устройств, — адгезию и вязкость.

Сердцем турбины Теслы является ротор, состоящий из нескольких очень тонких мельхиоровых дисков, закрепленных на центральной оси. Размер и количество дисков зависели от конкретных обстоятельств применения. Тесла проводил опыты с разными конфигурациями. Для разделения дисков между ними располагались шайбы по 2-3 мм, плотно прижатые и закрепленные с помощью латунных гаек. Также на дисках были отверстия (см. рисунок 1).

Собранный ротор находится внутри статора, стационарной части турбины, представляющей собой цилиндрическую металлическую коробку. Для расположения ротора диаметр внутренней камеры цилиндра должен быть немного больше дисков ротора с зазором около 6 мм. С каждой из сторон статора располагаются подшипники для оси. Статор имел один или два входа, в которых размещались инжекторы. В оригинальной конструкции Теслы их было две штуки — чтобы турбина могла менять направление вращения. Благодаря этой простой схеме расположения, когда инжекторы запускали поток внутрь статора, он проходил между дисками ротора, заставляя их вращаться. Затем поток выходил через спусковое отверстие в центре турбины (см. рисунок 2 на стр. 153).

РИС. 1 Ротор турбины Теслы состоял из нескольких гладких дисков с расстоянием между ними в несколько миллиметров. Поток должен проходить по поверхности дисков, а затем выходить через выпускные отверстия.

Как получалось, что энергия потока заставляла вращаться металлический диск? Если поверхность диска гладкая и на ней нет лопастей и зазубрин, то логика подсказывает нам, что поток будет течь по диску, не приводя его в движение. Объяснение кроется в таких свойствах вещества, как адгезия и вязкость, которые мы упоминали ранее. Адгезия — способность к физическому сцеплению вместе разных молекул в результате действия сил притяжения. Вязкость представляет собой свойство вещества, противоположное текучести, и зависит от трения между молекулами. Эти два свойства комбинируются в турбине Теслы для передачи энергии от потока к ротору.

Когда поток проходит по диску, силы адгезии воздействуют на молекулы, находящиеся в непосредственном контакте с металлом, и уменьшают их скорость из-за прилипания к металлу. Молекулы потока, непосредственно следующие за поверхностным слоем, сталкиваются с прилипшими молекулами и замедляют свое движение. Так слой за слоем поток останавливается. Однако наиболее удаленные слои меньше сталкиваются с другими и меньше подвержены адгезии. Кроме того, одновременно на молекулы воздействуют силы вязкости: они препятствуют отделению молекул друг от друга, возникает сила тяги, которая передается диску, и в результате диск приходит в движение.

В механике тонкий слой жидкости или газа, взаимодействующий с поверхностью диска, называется пограничным слоем, и его свойства описаны в теории пограничного слоя. В результате данного эффекта поток следует по быстро ускоряющейся спиральной траектории по поверхности дисков до тех пор, пока не находит выход. Так как он движется естественным образом по пути наименьшего сопротивления, не встречая никаких ограничений, препятствий, действия сторонних сил от лопастей и зазубрин, то происходит постепенное изменение скорости и направления, это дает больше энергии турбине (см. рисунок 3). В действительности Тесла заверял, что КПД его турбины равен 95 %, то есть значительно превышает потенциал тогдашних турбин. При этом на практике его турбины применить было не так-то просто. Тесле не удалось достигнуть желаемой эффективности турбин.

Его идею даже приняло Министерство обороны США, хотя Тесла удостоился от него лишь благодарности, но не денег. Снова ему требовались инвестиции, и он продал лицензии, чтобы сделать турбину в Европе. Изобретатель верил, что сможет сам найти достаточную сумму для создания турбины в своей стране, но средств все-таки не хватало.

Наконец, ему удалось заинтересовать группу инвесторов и построить прототип: огромную турбину с двойным действием пара на станции Уотерсайд, находящейся под контролем нью-йоркской компании Эдисона. Сразу стало ясно, что с этой турбиной не все в порядке — по всей видимости, из-за использованных в изготовлении материалов. В ту эпоху еще не существовали сплавы, способные выдержать 35000 оборотов в минуту в течение длительного времени; огромная центробежная сила деформировала металл вращающихся дисков.

РИС.2

РИС.З

Но также верно и то, что Тесле никогда не симпатизировали инженеры станции (которые утверждали, будто схема турбины ошибочна), а рабочие не любили его за вынужденные переработки. Таким образом, Тесле не удалось провести требующиеся испытания и усовершенствовать прототип.

Незадолго до начала Первой мировой войны он пытался убедить немецкого министра флота, адмирала Альфреда фон Тирпица (1849-1930), разработать в Германии, обладающей гигантской промышленной мощью, усовершенствованный прототип его турбины. Но его усилия не принесли никаких плодов. Впрочем, это был не самый лучший момент для подобных переговоров.

Практическая реализация турбины Тесла

Величина силы, необходимой для поддержания движения пластины B со скоростью 1 м/с (или удержания на месте неподвижной пластины A), при условии, что расстояние между пластинами равно 1 м, а площадь каждой из них – 1 м2, называется коэффициентом вязкости m. Для воздуха при температуре 0° С и давлении 1 атм m = 1,73*10–5 H*c/м2. Эксперименты показывают, что коэффициент вязкости воздуха изменяется в зависимости от температуры пропорционально T0,76. А теперь представим, что пластины А и В неподвижны относительно друг друга, а поток газа движется между ними. Естественно, поток начнет увлекать за собой обе пластины. Распределение градиента скоростей в потоке будет следующим: у поверхности обеих пластин скорость потока будет минимальна, а посередине — максимальна.

Понятно, что чем меньше расстояние между пластинами и больше их площадь, тем больше сила вязкого трения, тем меньше «проскальзывания» газа между плоскостями, и тем сильнее поток увлекает за собой плоскости. Теперь рассмотрим процесс, происходящий внутри турбины. Рабочее тело (газ или жидкость) подается под давлением через сопло. Получив ускорение в сопле, поток движется спиралеобразно между дисками, увлекая за собой ротор, и выходит через окна в центральной части дисков. Если турбина работает в холостом режиме, то скорость вращения ротора будет чуть меньше скорости потока, из-за трения в подшипниках. В таком режиме, длинна спиралеобразного пути — максимальна, так как относительная скорость потока и дисков почти нулевая. При подключении нагрузки скорость вращения ротора падает, а вместе с ней и скорость потока, из-за чего и длинна спиралеобразного пути сокращается. Таким образом, мы имеем саморегулирующую машину. Одно из преимуществ данной конструкции – ламинарность потока. Нет никаких завихрений и турбулентных образований, которые всегда снижают эффективность. Крутящий момент турбины прямо пропорционален квадрату скорости среды относительно ротора и площади дисков, и обратно пропорционален расстоянию между ними. То есть, для получения максимального крутящего момента расстояние между дисками должно быть минимальное, а количество дисков, или их диаметр – как можно больше. Аппарат способен совершать максимальную работу когда скорость ротора равна половине скорости потока, но для достижения максимальной экономии относительная скорость, или скольжение — должны быть как можно меньше.

Понятно, что количество сопел можно увеличить, для повышения мощности и крутящего момента. Так же, посредством конструкции сопел, или их расположения, легко достигается реверс. Более детальную информацию на этот счет можно получит из оригинальных источников, которые приведены в начале статьи.

А теперь хотелось бы поделиться собственным опытом по изготовлению турбины Тесла своими руками.

Данное мероприятие мне пришлось начинать с нуля, в буквальном смысле. У меня не было опыта работы на металлообрабатывающих станках, да и с 3D моделированием связан не был, не говоря уже о черчении. Осознав сей печальный факт, пришлось пройти «экспресс курс» по черчению и 3D моделированию, на что ушло полтора месяца интенсивного самообучения. Я был приятно удивлен, насколько легко и интересно заниматься 3D проектированием. Про черчение лучше промолчу, хотя необходимые навыки и знания все же получил. Спроектировав все детали и начертив чертежи, я отправился в ближайший цех металлообработки. После длительной беседы с технологом, конструкцию пришлось немного видоизменить, что бы процесс изготовления был более технологичным. Внеся все изменения в чертежи, процесс пошел. На приведенных выше рисунках представлена моя конструкция турбины. Конструкции могут быть разными, однако именно такой вариант проще всего сделать вручную, без использования литья и штамповки. Я задался целью построить полноразмерную модель турбиныТесла. В качестве материалов выбрал обычную сталь, так как этот материал дешев и легко поддается мехобработке. В процессе изготовления турбины я столкнулся с некоторыми трудностями. Самая не приятная проблема – это, казалось бы, изготовление основных дисков. Проблема в том, что диски изготавливались, из листового метала, и после обработки оказались не ровными. Поводки были чуть заметны, но при расстоянии между дисками 0,3мм, это сказывалось самым серьезным образом – расстояние между дисками получилось не равномерным, и во многих места вообще отсутствовало. Частично решить задачу помогло использование крестообразных разделительных шайб (изначально я использовал круглые разделительные шайбы). Но мне так и не удалось добиться идеальной равномерности промежутков между дисками. Это касается лишь основных дисков, так как боковые диски точатся из достаточно толстого метала, и в силу метода обработки, кривизны практически не имеют. Вообще, решение этой проблемы существует. Правда, оно немного усложняет конструкцию ротора, и увеличивает стоимость работы. Собственно, по этим причинам я и не стал ничего переделывать. Тем более, я не ставил целью изготовить полностью работоспособное изделие, а для проведения опытов вполне достаточно того, что есть. Совет тем, кто захочет изготовить турбину Тесла своими руками — используйте, максимально ровные листы метала для изготовления дисков. Однако, проведя несколько опытов с использованием сжатого газа, я убедился, что расстояние между дисками является важнейшим фактором в работе устройства, и проявленная мною халатность, по отношению к этому вопросу — неуместна. Решение задачи оказалось простым, причем это решение было описано в британском патенте Н. Тесла №186082.

Диск с выступами по обеим сторонам, сделаными по окружности. Отступив ~15мм от края диска, нужно прочертить окружность с обеих сторон диска. На одной из сторон диска окружность надо поделить на 8 равных частей. В точках пересечения нужно пробить небольшие лунки. Я проделал это с помощью молотка и кернера, слегка закруглив острие последнего. Процедура не сложная, но нужно быть предельно аккуратным, дабы не перестараться. Далее, на второй стороне диска проделываем то же самое, только точки пересечения должны оказаться между уже пробитыми выступами. В итоге имеем диск, с шестнадцатью выступами, по восемь с каждой стороны. Высота выступа должна равняться, или быть чуть меньше расстаяния между дисками. Для окончательной доводки выступы обрабатываются надфилем. Выступы делаются не на всех дисках, а через один. В моем случае общее количество дисков — 21шт. Дисков с выступами — 10шт. Центральный диск гладкий, потом два с выступами, опять два гладких и т.д. Крайние диски гладкие. Вроде с этим понятно. В итоге получилась достаточно качественная и жесткая конструкция, а расстояние между дисками вариирует в пределах 0,2-0,4мм.

Для продолжения статьи смотрите ниже СТРАНИЦЫ и нумерацию.


Смотрите также