Челябінські вчені придумали, як качати воду в гору з допомогою маятника і гідроудару

Челябінські вчені придумали, як качати воду в гору з допомогою маятника і гідроудару

Насос для дачних і фермерських господарств вимагає чималих витрат електроенергії, і полив влітає в копієчку. Виявляється, якщо розкинути мізками, це завдання цілком вирішувана. Челябінські вчені поставили на службу поливного землеробства ... маятник.

  • «Костоправ» у 3D-форматі. Челябінські вчені придумали, як виростити кістки за допомогою високих технологій
  • «Арап» з пробірки. Челябінські селекціонери вивели «протиракову» фіолетову картоплю
  • Всесвіт на кінчику пера. Челябінські вчені описали нові можливі сценарії еволюції Всесвіту

- Як народилася ідея створити маятниковий двигун?

- Спочатку вона належить сербському винахіднику Велько Мілкович. Він винайшов подвійний маятник, який приводить в рух насос, ковальський прес, ударний інструмент ... Суть ноу-хау в тому, що хитний маятник впливає на свою вісь хитання зі змінним навантаженням. Вона хитає кулісу і виконує корисну роботу. Причому в порівнянні з простим архімедовим важелем при тих же габаритах імпульс сили збільшується в кілька разів!

Взявши за основу цю ідею, ми розробили алгоритм розрахунку оптимальних параметрів маятникового мотора. Наша математична модель дозволяє створити конструкцію, яка працює з максимальним ККД. Ми, наприклад, змоделювали роботу такого маятника в якості приводу для насоса, і результати обнадіюють. Постійний магніт створює поле, що міняє полюсність підкачує пристрою насоса.

- А чи буде продовження?

- Ми за схожим принципом придумали так званий насос на приводі з дебалансние ротором, який може стати хорошим помічником для наших овочівників. Це теж маятник, тільки обертального типу. На цей винахід отриманий патент. Втім, при цьому можна використовувати і альтернативні джерела енергії, коли колесо приводить в рух сила вітру або падаючої води. А якщо виготовити колесо у вигляді ковшового турбіни, то і при відключенні електродвигуна насос буде качати воду за рахунок так званої гідравлічної зворотного зв'язку. Як результат, безперебійний полив і солідна економія електрики.

- Такий принцип можна використовувати в самих різних сферах?

- Інерційний рушій, наприклад, є резон використовувати на автотранспорті. Свого часу Велько Мілкович сконструював самохідну візок, яка їде за рахунок роботи маятника! І ніяких вихлопів, забруднення навколишнього середовища! Цією ідеєю зацікавився професор ЮУрГАУ Геннадій Круглов, він запропонував за цим принципом сконструювати екологічний двигунів абсолютно нового типу, позбавлений мінусів бензинових моторів.

- Чи можливо застосувати ваші ноу-хау в греблях, для поливу сільгоспкультур?

- Для цього ми розробили так званий гідравлічний таран, який працює як би сам по собі, енергоподпітку є сама поточна вода. В основі його конструкції лежить принцип гідроудару, відкритий ще в кінці ХVIII століття винахідником повітряної кулі Жаком-Етьєном Монгольф'є. Якщо рідина різко зупинити, то виникне стрибок тиску, це може привести до поломок в трубах. Але цей ефект може приносити і чималу користь. У 1968 році радянський фізик В. Овсепян допрацював алгоритм розрахунку гідротарана, але не брав до уваги інерційність ударного клапана.
Мною був придуманий спосіб підтримки максимально можливої ​​продуктивності гідротарана при змінному вхідному напорі. Це дає можливість не перенастроювати гідротаран споживачеві, а відразу використовувати на будь-якому перепаді води. Гідравлічний таран перетворює ударне тиск в постійне, забезпечуючи зрошувальні системи водою. Для цього навіть не потрібна підкачка електромотором, вода сама себе качає!

Вода в гору потече!

- Чи можна застосувати гідроудар, якщо греблі і ухилу немає?

- У палаці царя Кноссоса на Криті виявили водопровідну систему, якій 4 тисячі років. По ній вода піднімалася без насоса з долини до вершини гори, на якій стояв палац! Все теракотові труби мали конічну форму - звужувалися на одному кінці. Вода впорскувалася з звуженого кінця труби в наступну трубу - нам це відомо з пневмозагрузочному сопла. Тим самим в наступній трубі утворювалося знижений тиск, який імпульсивно всмоктують воду вперед і вгору на гору. Єгипетські гідравліки теж могли піднімати воду без насоса на високі гірські вершини.

- А що можна придумати, якщо немає потоку води, наприклад, в озері?

Мальстрем з потічка

- Чи є у вас винаходи, так би мовити, на стику цих ноу-хау?

- Ми отримали патент на перетворювач напору води в системі турбіна - насос. Він, як і гідротаран, перетворює менший натиск в більший, але з більш високим ККД за рахунок оптимальних конструкцій складових. Високошвидкісна турбіна в парі з низькошвидкісним насосом здатні подавати воду під високим тиском на висоту більшу, ніж її рівень на вході греблі! Ми прибираємо зайві деталі - генератор і електродвигун, і перетворювач напору качає воду без всяких витрат, тільки за рахунок енергії води. На виході - вагома економія, що для аграріїв дуже важливо.

- А якщо замість рідини газ? Наприклад, в колесах авто ...

- Фізичні закони працюють і для рідини, і для газу. Наприклад, в складі творчої бригади вчених ЮУрГАУ, очолюваної кандидатом технічних наук Іриною Старунова, я робив розрахунок перекидаючого моменту і автоматичної перекачування газу в колесах трактора для додання йому стійкості навіть при підйомі в гору. Щоб він не перекинувся на схилі, потрібно зменшити тиск в передніх колесах і перекачати частину газу в задні. Ми склали математичну модель руху в цих умовах і впоралися з цим завданням. А головне, модернізація може запобігти аваріям, врятувати життя і здоров'я людей.

- Які ще подібні ноу-хау у вас в активі?

- Ми запатентували нашу розробку по поєднанню гідротарана і сифона, так би мовити, в одному флаконі. Гідротаран працює на перепаді рівнів води, а як зробити так, щоб не прокладати трубу крізь тіло греблі? Ми знайшли рішення - перекинули через неї трубу-сифон. Для його запуску на вході спеціальним пристроєм створюється початкове надлишковий тиск, а потім вода йде самопливом.

- Створюється враження, що вічний двигун вже на підході ...

- Ми не винаходимо perpetuum mobile, а використовуємо закони фізики - гравітацію, круговорот води в природі ... Правда, прагнемо підвищити ККД, що цілком реально. Наприклад, недавно український винахідник Андрій Ермола сконструював генератор, що працює на силі тяжкості вантажу і ефекту дзиги Софії Ковалевської (вона склала рівняння його руху). При впливі на вісь дзига немов втрачає орієнтацію - починає «танцювати колами». Це явище, назване ексцентриситетом, відбувається через порушення балансу. Андрій Ермола стверджує, що «ручка дзиги» в таких умовах сама піднімається вгору, здійснюючи роботу. На перший погляд, це неможливо, оскільки суперечить нашим уявленням про збереження енергії. Адже таке може статися, якщо вічний двигун все ж існує!

- Як можна це пояснити? І використовувати на користь людству ...

- На мій погляд, це пов'язано з ефектом резонансу. Таке може бути, якщо система не закрита, а якось пов'язана з гравітацією, впливом резонансу. Якщо це так, то в майбутньому можливо створити насоси і ковальські преси, які стануть працювати самі по собі! Хотілося б провести дослідження, скласти математичну модель цього явища. Я вірю: коли-небудь ми зможемо підкорити, здавалося б, незрозумілі сили природи, поставити їх на службу людині.