Сколько длятся сутки. День - это сутки или меньше? Сколько часов длится день? Значение слова «день»

Аннотация. Статья посвящена рассмотрению и анализу существующих вариантов разработки электромобиля и описанию результатов проектирования авторской модели электродвигателя Тесла.
Ключевые слова: электрический двигатель, электродвигатель Тесла, электромобиль, качер.

Ускоренные темпы экономического, социального и общественного развития являются причиной появления многих проблем, связанных с экологической обстановкой в мире, экономией ресурсов, поиском альтернативных источников энергии. В системе транспорта и перевозок весомая доля принадлежит автомобильному транспорту (до 80 % объёма перевозок грузов и до 70% перевозок пассажиров осуществляются на нем). Это актуализирует необходимость совершенствования автомобильного транспорта, в частности в сферах снижения себестоимости перевозок, сбережения энергоресурсов и сохранения окружающей среды. Кроме того, в начале 90-х годов XX века в некоторых странах были приняты жесткие законы, ограничивающие выбросы в атмосферу. Это заставило ведущие автомобильные компании мира Toyota, Honda, Ford, General Motors заняться разработкой электромобилей. Еще одной причиной, способствовавшей развитию идеи создания электромобиля, стала необходимость решения проблемы рационального и бережного расходования энергетических ресурсов, и прежде всего невосполнимых, к числу которых относится жидкое топливо.

Электромобиль - это автомобиль, приводимый в движение не двигателем внутреннего сгорания, а одним или несколькими электродвигателями с питанием от автономного источника электроэнергии (аккумуляторов, топливных элементов и т. п.).

Главная заслуга в появлении электромобилей принадлежит сербскому ученому Николе Тесла. В настоящее время разработано достаточно большое количество вариантов электродвигателя, воссоздающих изобретение Тесла. Эти электродвигатели успешно конструируются и используются ведущими автомобильными производителями. Однако секрет того самого двигателя Тесла так и не разгадан полностью.

Общим принципом конструирования электромобилей является использование электрического двигателя (одного или нескольких) для преобразования электрической энергии в механическую. Существует два основных типа электродвигателей: первые работают на переменном токе, вторые - с использованием непосредственно получаемого от аккумуляторов постоянного тока. Двигатели переменного тока в сравнении с использующими постоянный, имеют более простую и надежную конструкцию, лучше подходят для использования в электромобилях, но требуют дополнительных преобразователей для получения переменного тока.

Оба типа двигателей в сравнении с ДВС имеют ряд преимуществ:

• более простую, надежную, компактную и ремонтопригодную конструкцию;
• более высокий коэффициент полезного действия;
• минимальное влияние на окружающую среду.

В традиционных электромобилях для передачи на колеса крутящего момента используется обычная автомобильная конструкция. В перспективных проектах электромобилей применяют более специфические системы, например, мотор-колеса (колесо и электродвигатель составляют единую конструкцию, индивидуальное управление колесами улучшает управляемость).

Еще одним принципом работы электродвигателя является то, что основным источником энергии по-прежнему являются аккумуляторные батареи, претерпевшие значительные усовершенствования (в конструкции, в применении в них новых материалов и технологий). Однако следует констатировать, что требуется дальнейшая разработка новых накопителей электроэнергии и автономных преобразователей топлива в электрический ток. В качестве накопителей предполагается использование усовершенствованных ионисторов - конденсаторов очень большой емкости. В отличие от аккумуляторов, они могут заряжаться почти мгновенно и не боятся сверхтоков, возникающих при разгоне. Разработчики указывают, что пока ионисторы не имеют достаточно высокой емкости и могут использоваться лишь для подпитки аккумуляторов при разгоне. Топливные элементы позволяют вырабатывать необходимое количество электроэнергии непосредственно на борту автомобиля и в движении .

Принципом работы электродвигателя может также считаться использование в качестве источников топлива водорода и кислорода.

Крупные автомобилестроительные концерны разрабатывают электромобили, используя в качестве «донора» серийные модели, исключая из конструкции лишь двигатель внутреннего сгорания и топливную систему. Вместо бензинового или дизельного мотора устанавливается электродвигатель, который получает энергию для движения от аккумуляторных батарей большой емкости, расположенных под днищем автомобиля. Электромотор работает на переменном напряжении. Специальный инвертор преобразует высоковольтное электричество в переменный ток, подающийся на ротор, который в свою очередь приводит в действие оси автомобиля. Вместо коробки передач установлен 1-скоростной редуктор, позволяющий плавно ускорять и замедлять электромобиль. Трансмиссия не предполагает наличия задней передачи. Движение задним ходом осуществляется с помощью изменения вращения ротора электромотора. При замедлении электромотор, работающий как генератор, возвращает до 50% кинетической энергии, которая накапливается в аккумуляторных батареях .

В качестве частного принципа работы электродвигателя выдвигается принцип подзарядки батарей, которая может осуществляться: 1) с помощью 3-х фазного зарядного устройства мощностью 200 вольт; 2) с помощью бытовой электросети (позволяет полностью зарядить автомобиль за 6 часов); 3) от зарядной станции, расположенной на дороге.

«Это - автомобиль-загадка, однажды продемонстрированный Николой Тесла, который мог бы похоронить все бензиновые двигатели навсегда», - так отзывались современники великого ученого о его изобретении - электромобиле, так отзываются о нем и сейчас. При поддержке компаний Pierce-Arrow Co. and General Electric в 1931 году, Тесла снял бензиновый двигатель с нового автомобиля фирмы «Pierce-Arrow» и заменил его электромотором переменного тока мощностью в 80 лошадиных сил, без каких бы то ни было традиционно известных внешних источников питания. В местном радиомагазине он купил 12 электронных ламп, провода, несколько резисторов и собрал их в коробочку длиной 60 см., шириной 30 см. и высотой 15 см. с двумя стержнями длиной 7,5 см., торчащих снаружи. Укрепив коробочку сзади за сиденьем водителя, он выдвинул стержни и сообщил: «Теперь у нас есть энергия». После этого он ездил на машине неделю, гоняя ее на скоростях до 150 км/ч. На машине стоял двигатель переменного тока, и не имелось никаких батарей .

Популярные в то время комментарии привлекали обвинения «в черной магии». Чувствительному гению не понравились скептические комментарии прессы. Он снял с машины таинственную коробочку, и возвратился в свою лабораторию в Нью-Йорке. Тайна его источника энергии умерла вместе с ним.

В настоящее время существует 2 основных гипотезы электродвигателя Тесла.

Гипотеза 1. Некоторые исследователи привлекают к объяснению работы электромобиля Тесла магнитное поле Земли , которое Тесла мог использовать в своем генераторе. Считается возможным, что используя схему высокочастотного высоковольтного переменного тока, Тесла настраивал ее в резонанс с колебаниями «пульса» Земли (≈ 7,5 герц). Но при этом частота колебаний в его схеме должна была быть как можно более высокой, оставаясь при этом кратной 7,5 герцам (между 7,5 и 7,8 герц). В этой гипотезе установлено, что в схеме электромобиля Тесла то, что принимают за приемник (черный ящик и два стержня за спиной у водителя), является передатчиком. Также используется 2 излучателя. Кроме электродвигателя на автомобиле должны были присутствовать аккумулятор и стартер. При включении стартера вместе с электродвигателем последний превращается в генератор, который питает 2 пульсирующих излучателя. Высокочастотные колебания излучателей поддерживают движение электродвигателя. Электродвигатель, таким образом, может одновременно являться и источником вращения колес автомобиля и генератором, питающим ВЧ излучатели. Ученые предполагают, что движущей силой электродвигателя Тесла являлся не электрический ток, какого бы происхождения он ни был, а резонансные высокочастотные колебания в среде - эфире, вызывающие в электродвигателе движущую силу , не на атомарном уровне, а на уровне колебательного контура электродвигателя.

Таким образом, можно изобразить следующую концептуальную схему работы электродвигателя Тесла (см. рис. 1).

Рис. 1. Схема работы электродвигателя Тесла

Гипотеза 2.

Академик Валерий Дудышев предложил следующую разгадку тайны электромобиля Тесла. Она заключается в получении электроэнергии непосредственно из обычного лампового триода-пентода в необычных режимах их работы. Необходимо лишь обеспечить взрывную электронную эмиссию с его катода. В итоге из лампового триода можно получить в электрическую нагрузку, присоединенную к нему параллельно огромное количество электроэнергии (с выходной мощностью источника 5-10 кВт). Взрывная электронная эмиссия (открытие академика Г. Месяца) достигается в триоде подачей на управляющую сетку триода серии коротких по длительности, но высоковольтных импульсов высокого напряжения. Она с поверхности катода приводит к образованию лавины электронов, ускоряемых управляющей сеткой и попадающих на анод триода.
В итоге - эта лавина электронов с анода поступает в электрическую нагрузку и через нее снова на анод триода. Так возникает и поддерживается электрический ток в цепи «триод-нагрузка».

Расчеты показывают, что обычный ламповый вакуумированный триод в таком режиме работы позволяет получить мощную электронную эмиссию в ламповом триоде и после некоторой доработки триода получить из обычного лампового триода бесплатную электроэнергию, причем при охлаждении катода и анода - с одной радиолампы до 10 кВт.

Проектирование модели электродвигателя Тесла (авторская гипотеза)

1. Известно, что Тесла мечтал передавать энергию на расстоянии, для этого он использовал прибор, который в наше время называется Катушкой Тесла. Позже в СССР русским ученым Бровиным, который пытался создать звуковой компас, случайно был изобретен прибор, названный самим изобретателем качером (качателем реактивностей). Бровин имеет патент на это название. Именно этот прибор и послужил питающей частью нашего электродвигателя.

Качер представляет собой несложную схему, разница между ним и SGTC состоит в том, что в классической искровой катушке Тесла колебательный контур работал за счет искрового разрядника, в качере же Бровина вместо разрядника используется транзистор. При накоплении достаточного заряда в затворе транзистора (нами был использован полевой транзистор с изолированным затвором) он открывается и происходит пробой через транзистор и первичную обмотку; во вторичной обмотке возникает ток. Стоит заметить, что качер является автогенератором, то есть после первого импульса будет уже неважно, какой ток поступает на затвор, качер будет работать, даже если ток на затвор вообще не поступает.

1. При создании авторской модели электродвигателя Тесла был использован традиционный электромотор, состоящий из статора и ротора. Электромотор питается за счет энергии вторичной катушки, которая передается, как и мечтал Тесла, по воздуху. Всем известен устоявшийся стереотип - лампочка, горящая без проводов в руке Тесла. В данном случае вместо лампочки был взят электромотор, подключенный к диодному мосту с выпрямительным конденсатором. Катушка Тесла (или качер) была использована как устройство, изобретенное великим ученым и не нашедшее в современном мире никакого применения.

В начале проектной и экспериментальной работы нами была разработана следующая схема электродвигателя Тесла (см. рис. 2)

Функциональность авторской модели электродвигателя оценивалась в соответствии со следующими критериями : напряжение, подаваемое на электросхему катушки Тесла; сопротивление резистора R1; количество витков первичной обмотки; количество витков вторичной обмотки; скорость автомобиля.

По результатам итогового среза опытный образец машинки развил скорость 8 см/с, что представляется нам достаточным.

1. Исачкин А.Ф. «Электромобиль» Тесла // Энергетика и промышленность России. - № 1 (29). - 2003. - С. 18-24.
2. Никола Тесла. Рассекреченная история. Серия в 14 книгах. -М., Изд-во «Эксмо»: Яуза, 2010. - 256 с.
3. Ставров О.А. Перспективы создания эффективного электромобиля. - М.: Наука, 1984. - 88 с.
4. Электротехнический справочник: В 4 т. / Под общ. ред. В. Г. Герасимова, А. Ф. Дьякова, А. И. Попова. - 9-е, стереотипное. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - Т. 4. Использование электрической энергии. - С. 526. - 696 с.

Никола Тесла - выдающийся ученый, оставивший яркий след в человеческой истории. На его счету более двух тысяч гениальных открытий и всевозможных инновационных изобретений. При этом запатентованы более тысячи из них, среди которых асинхронная машина, индукционный двигатель, генераторы переменного тока и многое другое. За свою жизнь Тесла провел огромное количество опытов и экспериментов, вполне возможно, что он открыл законы получения бесплатной энергии. Тем не менее секреты открытий, относящиеся к последней теме, гениальный ученый унес с собой в могилу.

Одним из наиболее интересных открытий стал особенность которого состояла в том, что он приводился в движение без какого-либо внешнего источника энергии.

В 1931 году при поддержке крупных компаний и Pierce-Arrow ученый заменил традиционный на электромотор мощностью 80 лошадиных сил, работавший на переменном токе. Именно при помощи этого неординарного двигателя, а также дюжины электронных ламп, нескольких резисторов и скрутки проводов автомобиль Теслы обрел способность двигаться. Следует также отметить, что данное уникальное транспортное средство смогло развить максимальную скорость, равную 150 км/час, а также имело технические характеристики, значительно превосходящие параметры любого автомобиля того времени, оснащенного привычным двигателем внутреннего сгорания. На протяжении целой недели автомобиль Теслы проходил различные испытания и тесты. На вопрос граждан "откуда взята энергия для движения" ученый разводил руками вокруг и говорил: "Из эфира, окружающего нас". Тем не менее человечество не приняло подобного дара, Тесла обвинили в "союзе со зловещими силами Вселенной". Ученый рассердился и удалил инновационный механизм из транспортного средства. Таким образом, автомобиль Теслы перестал существовать.

Многие последователи пытались повторить механизм, приводящий в движение транспорт без использования каких-либо внешних источников энергии. Однако они только пришли к выводу, что гениальный ученый научился воссоздавать искусственный резонанс между электромагнитными волнами, находящимися в атмосфере планеты, и волнами, образующимися от работы электродвигателя. Таким образом, решением стало использование лампового триода, который стал так называемым источником бесплатной энергии.

В настоящее время автомобили, работающие за счет энергии электричества, уже давно перестали быть новинками и нашли широкое применение как в промышленности, так и в других сферах человеческой жизнедеятельности. Более того, в 2003 году была создана американская компания, которая ориентирована именно на производство электромобилей. Название свое она получила не случайно (Tesla Motors), а в честь всемирно известного физика и электротехника. На данный момент модельный ряд состоит из четырех моделей. Тесла автомобиль, технические характеристики которого поддерживаются на высоком уровне, вполне способен конкурировать со многими другими машинами, использующими более традиционное топливо.

В течение многих веков сотни учёных, включая Леонардо да Винчи и Николу Тесла, разрабатывают модели «вечных двигателей», которые способны поддерживать сами себя без подпитки энергией от внешних источников - топлива, ветра, солнца, электроэнергии и т.п. Официальная же наука не устаёт мощной «дубинкой» критики бить по головам открывателей, мечтающих о неиссякаемой или свободной энергии.

Однако действительно ли невозможно создать «вечный двигатель » или генератор свободной энергии ? По мнению многих учёных, которые занимаются подобными разработками, препятствуют внедрению таких машин не иначе как богатейшие люди планеты на пару с местными чиновниками.

Как считают многие экологи и сторонники движения защиты окружающей среды, именно эти «короли» с миллиардными капиталами по всему миру держат на привязи всё человечество и, подобно вампирам, высасывают последние деньги и кровь жителей Земли. Уже сейчас, по их мнению, можно полностью отказаться от нефти, газа, атомных и тепловых электростанций, загрязняющих окружающую среду, и перейти на свободную энергию . Тогда человечество станет значительно независимей от государства и крупных корпораций. Жить станет проще, свободней и дешевле.

Ничто не вечно под луной

Как писал в своей статье «Прощай, "вечный двигатель". Да здравствует свободная энергия! » Владимир Бердинских, выражение «вечный двигатель » является грустным примером создания отрицательного ярлыка и умышленного сдерживания технического прогресса. Вследствие этого попытки реабилитации понятия «вечный двигатель » обречены на противоположный, отрицательный результат, вместо того, чтобы способствовать распространению передовых научных технологий и знаний.

Бердинских, учёный, который многие годы борется за устранение противоречий в науке, предлагает перестать биться лбом об стенку, чтобы защитить «вечный двигатель », и сменить «оборонительную» тактику, которую приходится принимать учёным. По мнению Бердинских, вместо «вечно» критикуемого понятия «вечный двигатель », следует использовать новые рациональные понятия, которые подкреплены реальными примерами из практики, - к примеру, самообеспечивающиеся, самоорганизующиеся системы, живые системы, устройства на свободной энергии и т.д.

«Вечный двигатель»: время, вперёд!

Французская академия наук, которая начиная с 1775 года и по сей день отказывается принимать на рассмотрение какие-либо проекты вечных двигателей , надолго заморозила технический прогресс, задержав внедрение целого класса удивительных технологий и механизмов. Очень немногим разработкам удалось пробиться через этот заслон.

Среди них - автономные часы, которые, по иронии, выпускаются сегодня именно во Франции. Подпитывает их энергия колебания температуры воздуха и атмосферного давления в течение дня. Герметическая ёмкость часов понемногу «дышит», реагируя на изменения среды. Эти движения передаются на ходовую пружину и подзаводят её. При этом изменение температуры среды всего на 1 градус Цельсия позволяет часам работать в течение последующих двух суток. И при исправности они могут работать практически вечно. Чем не «вечный двигатель »?

Никола Тесла - пророк эпохи свободной энергии

Хотя первые генераторы свободной энергии начинают появляться только сейчас, почти столетие назад «Электрический Прометей» Никола Тесла уже лелеял идеи, как разработать подобные устройства. Однако им так и не суждено было появиться на свет. Через все открытия и эксперименты Тесла красной нитью проходит мысль о том, что энергия разливается по всему миру. В 1891 году он писал: «Мы стоим перед грандиозной задачей - разработать способ, как пользоваться этой энергией».

«Сверхчеловек» - так окрестили Теслу современники. Никола мыслил глобально, заботясь не о себе и даже не о своей стране, а обо всём человечестве.

Главное изобретение в жизни Николы, которое ему не удалось довести до конца, - это Всемирная беспроводная система передачи энергии и информации. Энергопередающая станция направляла бы электроэнергию в любую точку на Земле, отражая её от верхних слоёв атмосферы, и через саму Землю. Воспользоваться этой энергией могли бы все - автомобили, самолеты, корабли, заводы. Им нужно было бы лишь иметь установку для приёма энергии. Эта же система транслировала бы на весь мир точное время, музыку, тексты, фотографии, что является прототипом Интернета, причём бесплатного - купить пришлось бы только энергопринимающую министанцию. А с обычного телефона каждый мог бы позвонить в любую точку мира, тоже бесплатно.

Для создания такого устройства Тесла убедил своего спонсора Моргана соорудить огромную башню в Уорденклиффе, США, и пытался передавать с её помощью энергию. Однако первые эксперименты потерпели неудачу. Вскоре началась Первая мировая война, и по требованию военных исследования были остановлены. Большинство дневников Тесла потеряны или уничтожены. Многие его проекты сегодня уже невозможно восстановить. Кто их уничтожил - остаётся загадкой.

Машина Потапова - нефти смертный приговор

Доктор технических наук и академик РАЕН Юрий Потапов изобрёл вихревые теплогенераторы ЮСМАР, которые запатентованы в России, Украине, США и других странах. Их выпускают несколько предприятий под марками от ВТГ-1 до ВТГ-10 разных мощностей. КПД теплогенераторов, по утверждению производителей, вначале составлял 120%, а затем был увеличен до 200–400% и выше.

Внешняя электроэнергия требуется только для запуска двигателя. Принцип работы электростанции основан на том, что вода нагнетается в турбину, в которой образуется вихревой поток молекул со скоростью свыше 500 метров в секунду. После разгона турбины в ней нагревается воздух, и скорость увеличивается до 12 тысяч оборотов в минуту. Избыточная энергия, как считает изобретатель, вероятнее всего возникает из холодного ядерного синтеза, который образуется в вихре.

Но не одними теплогенераторами сыт Потапов. Примерно на тех же принципах он спроектировал ещё несколько устройств с огромным КПД, включая автомобильный двигатель, который также использует для работы воду и является экологически безопасным.

Экспериментальная модель 4-цилиндрового двигателя мощностью около 30 лошадиных сил находится в Кишинёве, столице Молдовы. Под высоким, более 400 атмосфер, давлением в цилиндры впрыскивается нагретая вода. Из-за резкого падения давления и резкого охлаждения она распадается на составляющие - кислород и водород. В результате возникает взрыв. Роль поршней в двигателе играет та же вода, перетекающая во время взрыва из одного цилиндра в другой и производящая механическую работу - вращение вала. При взрыве газовая смесь обратно превращается в воду и опять становится поршнем.

Образуется замкнутый цикл. Потребление воды при этом минимальное, а выхлоп вообще отсутствует. Несмотря на то, что для запуска двигателя необходимо небольшое количество топлива, в качестве которого используется газ, дальше двигатель работает на одной воде.

Все эти изобретения вызывали и продолжают вызывать массу дискуссий. В Интернете можно найти и довольно нелестные отзывы о Юрие Потапове и его изобретениях, в которых он обвиняется во всевозможных грехах. Какое-то время в Молдове на уровне государства было запрещено прессе упоминать о машинах Потапова. Основной козырь оппонентов заключается в том, что, согласно классической физике, КПД не может превышать сто процентов.

Да, это козырь из школьного учебника по физике, - рассказывает Семён Потапов, сын известного изобретателя и генеральный директор НТФ «Юсмар», в интервью «Российской газете». - Но споры о коэффициенте полезного действия - игра слов и цифр. На сегодня известно 220 явлений, КПД которых значительно выше 100%. КПД ячейки Паперсона около 1200. Если же рассчитать КПД при атомном взрыве, получатся миллионы единиц».

Как бы там ни было, идеи Потапова реализованы в металле и продолжают «нарушать» законы физики. Как утверждают Владимир Баршев и Владимир Богданов в своей статье об изобретениях Юрия Потапова, опубликованной в «Российской газете», в США уже более восьми лет на этом экзотическом топливе ездят шесть машин.

Анатолий Рыков из общественной организации «Наука и техника» в отношении дальнейших разработок Юрия Потапова в области свободной энергии однажды сделал прогноз: если Потапова не остановить, то рыночная экономика, которая основана на огромной индустрии нефти, газа и АЭС, скоро может рухнуть.

Независимой Украине - свободная энергия

Не отстают от своих зарубежных коллег и украинские учёные. Днепропетровский производитель автономных энергетических систем Агроиндустрия недавно начал выпускать свой новый продукт - магнитный электрогенератор Адамса–ВЕГА. Инновация не нуждается в каких-либо внешних источниках, таких как ветер, топливо, солнце и т.п. и генерирует энергию в пределах от 1 до 5 кВт в зависимости от модели.

Машина начинает работу при толчке рукой по часовой стрелке. При этом ротор начинает вращаться без остановки, вырабатывая энергию и заряжая АКБ, подсоединённые к устройству. Как сообщает компания Агроиндустрия, на территории Украины на данный момент уже успешно работают 24 таких электрогенератора.

Тем не менее, несмотря на оптимизм и веру в успех современных разработчиков устройств на «свободной энергии », власть имущие давно надели на человечество аркан зависимости от энергоносителей, уже более столетия выбивая деньги у ничего не подозревающих сограждан.

В итоге, вместо экологически чистых и не требующих добычи и транспортировки топлива технологий, коммерциализированная наука довела экологию Земли до критического состояния. Из-за зависимости от энергоносителей усилилось разделение на бедных и богатых, обострились социальные конфликты. Если бы разработки Тесла и современные устройства на «свободной энергии » достигли успеха и распространились по всему миру, то автомобиль был бы доступным средством для каждого. Телефонная связь и Интернет были бы практически бесплатными. А экономика Украины не зависела бы так сильно от российского газа. В Ираке не произошла бы война, а нефтегигант ВР не разлил бы в океан миллионы тонн нефти, причинив непоправимый ущерб экосистеме… Вы, уважаемый читатель, можете сами продолжить, насколько иным был бы сценарий развития истории.

Возможно, качественный скачок к свободной энергии не произойдёт до тех пор, пока основная масса людей не изменит укоренившуюся идеологию - стремление жить за счёт других. Когда же люди, подобно Николе Тесла, озаботятся судьбой всего человечества, а не только своей, - свободная энергия для всех и «вечные двигатели » будут поставлены на конвейер.

Давайте подумаем вместе, - можно ли двигатель автомобиля сделать чистым по выхлопу газов, лёгким по весу и даже более универсальным по применению, чем сейчас?

Основная масса инженеров понимает, что применяемый на автомобилях современный поршневой двигатель, достиг своего максимального предела использования и потолка изобретательности. Практически из него выжать уже ничего нельзя. Причиной ограниченности является сам кривошипно-шатунный механизм, его не способность развивать обороты более 10 тысяч в минуту из-за трения. А, как известно, чем выше обороты двигателя, тем солиднее растёт коэффициент полезного действия (КПД), т.е. меньше требуется топлива на единицу перевозимого груза, да и вес конструкции для одной и той же мощности уменьшается пропорционально числу оборотов. Создавались тысячи конструкций по замене поршневого двигателя. Самым серьёзным из тепловых двигателей был двигатель Ванкеля, имевший КПД до 60%, но не смог конкурировать в силу высокого износа уплотняющих пластин. Были попытки применить турбореактивный самолётный двигатель специально для автомобиля, однако из-за большого объёма газа, образующегося за машиной, конкуренция не состоялась.

Известные химические ракетные двигатели имеют низкий КПД порядка 15%, а это означает, что из 100 затраченных литров топлива непосредственно на передвижение расходуются только 15, а остальные 85 литров вылетают в пространство в виде дыма, тепла и различных окислов, т.е. не участвуют в работе. Низкая экономичность получается в силу того, что при химических реакциях топлива с окислителем тепловая скорость молекул и атомов не превышает 3 - 5 км/с, и это является наибольшей скоростью истечения из сопла камеры сгорания, т.е. пределом скорости движения газа, который можно назвать порогом истечения для реактивных и турбореактивных двигателей. Для примера, скорость пули из пистолета, в среднем, имеет порядок 0,7 км/с. По данной причине для увеличения толкающей силы отдачи в ракетном двигателе конструкторы вынуждены закладывать максимальный секундный расход истекающих газов и большие сечения сопел. Только поэтому химические ракеты имеют громадный стартовый вес в сотни и тысячи тонн топлива, хотя полезный груз при этом составляет малую часть данного агрегата.

Немногим лучше обстоит дело с самолётами. КПД их турбореактивных двигателей доходит до 40 - 45%, поскольку они летят в атмосфере и за счёт вращения лопаток многоступенчатой турбины сжимают воздух перед камерой сгорания для повышения экономичности. Остальные 55% идут на загрязнение окружающей атмосферы, что тоже плохо для экологии нашего жизненного пространства. Кроме того, и ракетные и авиационные двигатели имеют высокое звуковое сопровождение, что неблагоприятно для населения возле аэродромов. Снижение шумового эффекта у летающих объектов одна из актуальнейших задач нашей цивилизации.

Вместе с тем, в недрах современной техники зародилось и окрепло электрореактивное движение, способное в корне изменить существующее положение и с экономичностью двигателей, и с шумом при их работе. Известно немало электрореактивных двигателей; с термическим разгоном рабочего тела, с электростатическим ускорением и с электромагнитным истечением газа. Вся ценность электрореактивного движения заключается в высокой скорости истечения газовой струи, в среднем примерно 50 - 100 км/с. А из теории реактивного движения известно, что сила толкания двигателя равна умножению (произведению) массы выбрасываемого газа на скорость истечения. Чем выше скорость, тем меньше надо единовременно выбрасывать количество газа, тем меньше размер сопла, тем экономичнее двигатель при одной и той же мощности. Этот факт проверен и при скорости истечения в 1000 км/с,- выводы теории подтверждаются полностью. Всё это правильно, однако применить такие электрореактивные двигатели особенно на самолётах и автомобилях сложно, поскольку они работают при высоких разряжениях, т.е. без атмосферы, в вакуумных условиях. К тому же им требуется мощный источник тока, тогда как доступные для космоса солнечные батареи обеспечивают примерно не более ста киловатт мощности.

В последнее время всё внимание инженеров переместилось на электромобиль. Казалось, что вот-вот будет создан универсальный электромобиль по замене теплового двигателя. Особенно энергичный бум вызвала разработка уникального источника тока - топливного элемента. Здесь на электроды электролитической ванны подаются газообразные топливо и окислитель. В результате разложения газов под действием катализаторов на электродах на две ионные и одну электронную составляющие, получают необходимый электрический ток для приводного электродвигателя. Однако сам электродвигатель оказался тяжелее бензинового двигателя той же мощности и….. электромобиль не состоялся, несмотря на громадные деньги, вкладываемые до сих пор в развитие топливных элементов. Каков же выход из создавшегося положения?

В будущем есть надежда на сверхпроводимость. Сверхпроводниковые электродвигатели благодаря собственным мощным магнитным полям не нуждаются в трансформаторном железе для усиления магнитного потока и представляют собой простые диски, которые легко встраиваются в колёса машины, как сейчас это делается у грузовых машин БЕЛАЗ с обычными электродвигателями. Однако, в силу того, что до сих пор не получена даже в лабораториях, надежды на использование сверхпроводниковых двигателей на автомобилях в массовом производстве на сегодняшний день близки к нулю.

Выскажем крамольную мысль, - вполне возможно изготовить двигатель легче бензинового при той же мощности и даже более экономичный, но без трущихся механических деталей. Развитие техники на данный момент позволяет это выполнить. А что если в высокочастотном электрореактивном двигателе избавиться от высокой частоты? Она же нужна только для ионизации атомов, чтобы разгонять их сильным электрическим полем, поскольку на обычные не ионизированные атомы газа в силу их нейтральности поле не действует. Для этого разумно применить очень интересный аппарат.

Талантливый Тесла выдал нам оригинальный инструмент способный обеспечить развитие техники на 200 - 300 лет вперёд, однако, из-за своих ограниченных знаний мы не можем до сих пор рационально использовать его конструкцию в технике. Это так называемая (), которая применяется в основном как декоративное устройство для получения красивых разрядов электричества. Устройство её предельно простое. Состоит из обычных двух медных обмоток без трансформаторного железа или ферромагнетика. Первичная обмотка, имеющая 5 - 30 витков, питается напряжением 1 - 10 киловольт (от аккумулятора с транзисторным преобразователем) и имеет параллельный конденсатор. При прерывании тока первичной обмотки подключённым к её концу разрядником, в ней благодаря конденсатору, как в обычном колебательном контуре, создаётся высокая частота тока, которая передаётся во вторичную обмотку, расположенную внутри первичной. Вторичная обмотка имеет много витков, в ней возникают высокие напряжения, сам Тесла получал до нескольких миллионов вольт. Под действием напряжения, если нижний конец вторичной обмотки заземлить, верхний конец с дополнительной иглой создаёт отличную корону, - разряд происходит просто в воздух. Секрет весь в том, что данная катушка выдаёт очень высокие напряжения, а мы из-за отсутствия нормального понимания электричества (поэтому и нет комнатного сверхпроводника), побаиваемся применять его, хотя на электролиниях успешно достигли напряжения до 1,2 миллионов вольт. Так что в двигателях, при напряжениях 200 - 300 киловольт, можем работать спокойно, опыт работы с большими напряжениями уже накоплен. Корона, образованная таким напряжением, создаёт ионный ветер, т.е. у острия «вторички» атомы воздуха отдают ему внешние электроны и разгоняются электрическим полем до скоростей в десятки и даже сотни километров в секунду. Это и есть корона. Всё это происходит благодаря высокочастотным пульсациям тока вторичной обмотки и высокому напряжению. Частота тока в сочетании с высоким напряжением аналогично катализатору в топливном элементе бесплатно раскалывает молекулы газов на атомы и ионизирует их. Для большего эффекта можем на верхний конец вторички установить и 5, и 20, и 100 иголок,- всё зависит от той мощности, которая нам необходима. Каждая игла имеет предел по нагреву при ионизации газа, т.е. может пропускать определённую силу тока примерно до 0,3 Ампера (с серебрением).

Рис.1. Принципиальная схема устройства игольчатого движителя.

На основе игольчатого электрода (рис. 1) и построим свой Тесла-движитель. Для этого в фарфоровый корпус 1 поместим игольчатый электрод 2 на который под иголки через отверстия подаётся топливовоздушная смесь, как в поршневом автодвигателе. Здесь, благодаря высокому напряжению и высокой частоте пульсаций тока от вторички катушки Теслы на кончиках иголок молекулы газов распадаются на атомы, которые отдают внешние электроны иголкам, а ионизированные атомы (ионы) разгоняются электрическим полем в сторону отрицательного кольца 3. Это кольцо заэкранировано пористым керамическим кольцом 4 с целью пропустить через поры керамики электрическое поле, но не дать возможности возникнуть электрической дуге в данном воздушном промежутке. Искровой пробой, подчас, и через пористую керамику проскакивает, но он не страшен, керамика хорошо держит температуру нагрева, хотя от этого она невысока. Только при напряжениях свыше расчётных дуга огибает пористую керамику по воздуху и ударяет в электрод 3 с внешней стороны, поэтому на пористом кольце устроен буртик 4 на выходе ионов в пространство. Такая пористая защита позволяет максимально сблизить электроды на минимальное расстояние, чем производится усиление электрического поля до наивысшего значения, т. е. усиливает разгон ионов. Образующийся объёмный заряд у отрицательного электрода 3 утопает в порах керамики и не мешает прохождению основного потока ионов в пространство. В ракетных электрореактивных двигателях этот же эффект достигается вакуумом, только поэтому данные двигатели не способны работать в атмосфере. С применением пористой керамики можно использовать и их. Топливная смесь на входе в камеру сгорания нужна для повышения степени ионизации, поскольку горение в районе игл увеличивает вероятность ионизации до максимума.

Данную конструкцию - Тесла-движитель - вполне логично пристроить на летательных аппаратах. В первое время надо приспособить их на лёгких конструкциях. Установив пару электрореактивных движителей по концам крыльев, скажем дельтаплана, мы обеспечиваем и дополнительную лёгкость конструкции, и чрезвычайно простой запуск при любой погоде обычным включением тумблера, и вертикальный взлёт. Этим сразу привлечём внимание деловых людей к покупке и освоению данного транспорта. Не секрет, что дорог в России мало, особенно на Севере и за Уралом. Просторы огромны. Зимой - снежные заносы. Летом - множество рек, озер и водных, заболоченных преград. В России рынок пуст не только для легких самолетов, но и для любого транспорта: для аэросаней, глиссеров, аппаратов на воздушной подушке и т.д. Дешевые и максимально подвижные дельтапланы с удовольствием будут использоваться молодёжью местного населения для передвижения между деревнями и населёнными пунктами вместо мотоциклов, где дорог практически нет (а это 2/3 России), для этого стоит поработать. Правда при данном использовании игольчатого движителя для нейтрализации ионного потока придётся на выходе из сопла устанавливать нейтрализатор как у обычных электрореактивных двигателей.

Рис.2. Расположение движителей в корпусе Тесла-двигателя.

Такие электрореактивные игольчатые движители с пористыми кольцами, с шипящим выходом реактивной струи одинаково пригодны для самолётов и ракет. Высокая экономичность расхода топлива вне всякого сомнения обеспечит широкое распространение в данных областях техники, стоит только хотя бы одной компании начать их выпуск. При использования на самолётах игольчатых движителей возникнет проблема подачи свежего воздуха в салон для дыхания людей. Для этого придётся применить Тесла-компрессор, устройство которого изложено в предыдущей статье.

Для применения в качестве автодвигателя необходимо два игольчатых движителя расположить на ободе обыкновенного ротора в виде сегнерова колеса по рис.2, с толкающими соплами в противоположных направлениях. В силу подобного расположения на подшипниках вращения не будет никакого излишнего давления, кроме веса ротора. Используя опыт электрофорных машин не трудно подвести высокое напряжение от верхнего конца вторичной обмотки на турбину. Для этого надо укрепить медное кольцо на стеклотекстолитовой нижней щеке кожуха, соединив электрически с вторичкой , а с игольчатого электрода каждого движителя вывести к медному кольцу щёточку с токопроводящими волосинками (на рисунке не показано). Высокое напряжение и малый передаваемый ток позволяют без соприкосновения и без искры передавать необходимую энергию со вторички катушки Теслы. При мощностях более 10 киловатт можно установить и две, и три щётки у кольца, в зависимости от передаваемой мощности. На корпус защитного кожуха естественно подаётся минус напряжения от нижнего конца вторички с общим заземлением. Ионы газов получают львиную долю электронов с кожуха корпуса, нейтрализуются и вдоль по кожуху корпуса выходят в атмосферу. Здесь не требуется глушитель, поскольку газы имеют постоянную скорость, пульсаций газа не наблюдается. Правда есть небольшое шипение и относительно слабый треск от нечастых искровых разрядов. Через трубчатую ось подаётся любое газообразное или легко испаряющееся топливо, такие как бензин или спирт. Сюда же засасывается воздух из атмосферы, поскольку камеры сгорания движителей работают со стороны игольчатого электрода как вакуумные насосы газов за счёт высокой скорости истечения. Повышение температуры из-за горения топлива возле игл помогает степени ионизации газа в объёме камеры.

Электрооборудование такого двигателя аналогичное автомобильному. С генератора, приводимого механически во вращение от оси турбины, выходит постоянное напряжение 12 вольт преобразуется полупроводниками в переменное, и вместо катушки зажигания подаётся на . Расход на корону небольшой, примерно в 2 - 4 раза побольше обычного зажигания поршневого двигателя (в зависимости от мощности) и это основные потери, других потерь, кроме подшипников на оси ротора, практически нет, поэтому коэффициент полезного действия не менее 70 - 80%, что, несомненно, скажется на расходе топлива в сторону уменьшения. А это относительная экологическая чистота, значит, нам с вами в городах будет легче дышать. Кроме того, высокие скорости вращения ротора 20 - 50 тысяч оборотов в минуту делают установку легче поршневого автодвигателя в два, три раза при аналогичной мощности, значит, расход топлива и тут уменьшится при езде. В общем, выгоды применения Тесла-двигателя вполне очевидны.

Самая большая экономия - это изготовление таких двигателей. Катушки Теслы изготавливаются любителями на кухне. Покупной только конденсатор. Обмотки наматывают на пластмассовую водопроводную трубу. Ротор с движителями тоже можно свободно изготовить в любой мастерской с токарным станком и сварочным аппаратом. Единственная трудность заключается в только балансировке ротора, но можно быть уверенным, что «умельцы из гаражей» что нибудь тут же придумают, наверняка найдут предельно простое решение, у них это здорово получается. Пористая керамика для установки на отрицательное кольцо движителя есть на многих предприятиях, применяется для очистки сжатого воздуха, а керамический или фарфоровый корпус отрезается от изоляторов или старых реостатов, которые в избытке валяются в цехах ещё советских заводов. В последнее время в качестве изоляции для цепей высокого напряжения используют фторопласт. Он легко обрабатывается, держит напряжение во многих случаях даже лучше фарфора и работает с температурами почти до 400°С. Чтобы уменьшить размеры изоляторов разумно крепление провода делать как бы внутри изолятора (вытачивается выемка). Здесь, из-за утопленности крепления электрода поверхностный разряд по изолятору предельно затруднён, что обеспечивает достаточно надёжную работу.

Отсутствие трущихся деталей позволяет избавиться от масел различного типа применяемых на поршневых двигателях, что упрощает эксплуатацию. Если заменить подшипники качения на магнитные, тогда вообще можно забыть о смазке и заводу -изготовителю можно давать гарантию работы на 10 - 15 лет вперёд. Охлаждение происходит за счет вращения ротора в атмосферном воздухе с лопатками, укреплёнными на трубках крепления движителей к оси вращения.

Простая схема устройства и ремонта особенно хорошо способствует эксплуатации в сельской местности. Раньше, даже с поршневыми двигателями, на автомобилях устанавливались газогенераторы, которые, благодаря неполному сгоранию в их небольшой топке из-за ограниченного поступления воздуха, давали отличный дым-топливо. Несмотря на низкий КПД поршневых двигателей, этот дым двигал автомобиль на любых деревянных отходах, использовались даже солома и старая трава, подходящие гнилушки. Но в пятидесятых годах в России стало свободно с бензином и газогенераторы как-то отошли сами собой в силу того, что поршневые двигатели плохо заводились на дымном топливе. В нашей лесной стране Тесла-двигатель, с его высоким КПД, обязательно снова освоит «деревянную» специальность, поскольку возить бензин в деревни для 10 - 20 домов за десятки и сотни километров в тайге по болотистым дорогам слишком накладно.

Предлагаемая на рассмотрение конструкция Тесла-двигателя вероятно понравится многим, поскольку проста в изготовлении и бесшумна в работе, относится к области машиностроения, и может использоваться на ракетах, самолётах, автотранспорте для привода их в движение вместо применяемых химических реактивных, турбореактивных и поршневых двигателей, поэтому в заглавии стоит слово универсальный .