Водяной клапан николы теслы принцип работы
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 19.09.2024
Клапан Теслы — это устройство без движущихся частей, пропускающее жидкость или газ в одном направлении гораздо лучше, чем в другом. Авторы видео проверяют, работоспособно ли такое устройство.
Мне кажется, он работает только так сказать "по фронту" давления. То есть тормозит изменение давление в обратном направлении и не тормозит в прямом. НА "постоянке" не работает.
(гидравлику не изучал, терминов не знаю).
Во-первых, это явно горизонтальный клапан.
Во-вторых, у Теслы поток из петли должен идти в противоход основному потоку, замедляя его.
Так как на развороте потока потеряется некоторая часть энергии, сделано несколько петлей.
У авторов поток из петли херачит в стенку и 50% спокойно стекает дальше, а 50% идёт в противоход основному потоку.
Естественно, что профита от такого клапана нет.
Меня бомбит!
Сразу говорю. Будет мат.
Жена управляющая в магазине Other Stories в ТЦ Азриэли в Тель Авиве. Это дочерний магазин H&M с дорогой одеждой и всякой всячиной. Ща звонит и рассказывает. Пришла женщина и просто так, не спросив, поставила у кассы коробочку для пожертвований. У нас часто у касс в магазинах такие стоят. Собирают пожертвования. Но в их магазине такого нет. Типа, статус магазина не позволяет. Короче, ставит коробочку, подходит к кассиру и говорит, мол, я раз в 2 дня буду приходить и опустошать. Кассирша в ахуе. Зовет жену. Жена приходит и заговаривает с той женщиной, пытается объяснить, что так нельзя. Надо договор подписывать и все такое. И обращает внимание на коробочку. А там жовтоблакитный флаг и надпись Save Ukrainian People! Женщина, принесшая коробку, начала возмущаться, мол, вам жаль чтоль? Пришлось вызвать охрану. Будут разбираться.
Блять! Хохлы! Не украинцы, а именно хохлы. Это обращение именно к хохлам. Я разделяю хохлов и адекватных украинцев. Вас самих не заебало? Ходите по миру, чет требуете. Как еврей и израильтянин скажу. Идите на хуй! Вам никто и ничего не должен.
Что же такое клапан Теслы и для чего он нужен? Данное изобретение относится к устройствам, называемым гидравлическими диодами. Вот изображение клапана из оригинального патента:
Клапан это система каналов, в которой реализуется разное сопротивление при протекании жидкости или газа в разных направлениях. Работает это так: если жидкость или газ движется слева на право, то на каждом разветвлении поток разделяется на две части и одна из этих частей направляется на встречу другой, что приводит к потерям давления. Если же поток движется справа на лево, то он практически не разделяется и не встречает сопротивления встречных течений.
Таким образом, получается очень интересное устройство: мы можем реализовать разницу в сопротивлении и, при этом, в ней полностью отсутствуют подвижные части, что делает ее долговечной и надежной.
Помимо оригинальной конструкции из патента Николы Теслы я рассмотрел еще несколько интересных конструкций гидравлических диодов. Посмотрим что из этого получилось.
Для наглядной демонстрации работы клапана Теслы я сделал 3D-модель по рисунку из патента и распечатал ее на 3D-принтере.
В собранном виде получилось так:
Для герметичности все детали соединены на термоклей. Стрелкой показано прямое направление.
Все рассмотренные сегодня гидравлические диоды я проверял двумя очень простыми методами: первый – замерял скорость протекания через диод воды, а второй – замерял время, за которое сдуется воздушный шарик, присоединенный к гидравлическому диоду.
По поводу методов испытания уточню один момент. Я не претендую на высокую точность измерения эффективности рассмотренных гидравлических диодов. Моя цель показать работает ли диод в принципе. У любого потока жидкости или газа есть такая характеристика как число Рейнольдса. Оно зависит от скорости потока, от его вязкости и плотности. Изучение научных статей, посвященных гидравлическим диодам, показало, что в зависимости от числа Рейнольдса, их эффективность может различаться очень существенно, вплоть до того, что диод вообще не работает. Именно поэтому я делал проверки с помощью воды и воздуха. Тогда мы получаем два потока, у которых заведомо разная величина числа Рейнольдса.
Итак, вот первая схема , по которой выполнялась проверка водой:
На бутылку были нанесены две метки. Замерялось время, за которое вытекающая вода опустится от одной метки до другой. Диод присоединялся к бутылке сначала в прямом направлении, а затем в обратном.
Вторая схема с воздушным шариком:
Шарик надувался до определенного размера, и затем замерялось время, за которое он полностью сдуется.
Я не стал приводить результаты для каждого гидравлического диода отдельно. Поэтому в конце статьи приведены результаты сразу для всех. Так нагляднее. Сам процесс испытаний можно увидеть на видео-версии статьи, ссылка в конце.
Второй рассмотренный вариант гидравлического диода – это оптимизированная версия клапана Теслы, созданная американскими учеными [1]. На все упомянутые исследования приведены ссылки в конце статьи.
Авторы создали математическую модель, с помощью которой подбирали оптимальные размеры клапана Теслы. Углы наклона каналов, радиусы поворота, длина участков и т.д. По заверениям авторов, полученная модель на 25% лучше. Проверим это, и на итоговом графике все будет видно.
Еще один очень интересный вариант – это вихревой диод. Его схема показана на рисунке:
При течении в обратном направлении поток закручивается и из-за действия центробежных сил диод создает дополнительное сопротивление потоку. Для наглядной демонстрации я взял вариант вихревого диода, описанный российскими учеными в статье [2]. Напечатанная модель выглядит так:
О его эффективности узнаем ниже. Сейчас только отмечу, что именно вихревые диоды нашли самое широкое применение из всех рассмотренных.
Последним рассмотренным вариантом будет сопловой диод. Его схема показана на рисунке:
Данный диод мною взят из статьи [3]. По схеме из статьи создал модель. Распечатанный диод выглядит так:
Ученые выяснили, что обратный клапан, изобретенный в 1916 году, способен неограниченно долго пропускать воду только в одном направлении из-за особого влияния турбулентности на потоки жидкости внутри него
ТАСС, 17 мая. Исследователи из США выяснили, что обратный клапан, изобретенный Николой Теслой в 1916 году, способен неограниченно долго пропускать воду только в одном направлении из-за особого влияния турбулентности на потоки жидкости внутри него. Раскрытие принципов его работы поможет создать помпу на его основе, сообщила в понедельник пресс-служба Нью-Йоркского университета.
"Крайне удивительно то, что этому изобретению недавно исполнилось сто лет и при этом мы не до конца понимали то, как оно работает, и поэтому не знали, в каких областях науки и техники его можно применять. Теслу часто считают кудесником от мира электричества, однако его работы, связанные с управлением потоками жидкостей, оказались действительно передовыми", - заявил доцент Нью-Йоркского университета Лейф Ристоф, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Так называемый "клапан Теслы" представляет собой трубу необычной формы, которая содержит в себе множество ответвлений и боковых проходов, что делает ее похожей елочку и на извилистое течение реки с множеством поворотов и островов. Подобная структура, как обнаружил Тесла в 1916 году, заставляет жидкость течь только в одном направлении.
В отличие от других типов обратных клапанов, подобная конструкция не требует использования пружин, поршней и других механических компонентов, благодаря чему она может работать неограниченно долго, а для ее конструкции не требуется больших усилий. По этой причине, клапаны Тесла активно используются сегодня при создании микронасосов и прочих миниатюрных устройств, манипулирующих потоками жидкостей.
Секреты изобретателя
Как отмечает Ристоф, точные принципы работы этого устройства оставались загадкой для физиков и математиков до недавнего времени. Физики и математики из Нью-Йорка раскрыли механизм его работы, создав копию подобного клапана в своей лаборатории и проследив за тем, как через него движется вода при разных скоростях, давлениях и других параметрах потока.
Эти опыты, а также последующие теоретические расчеты, указали на то, что клапан Тесла ведет себя как своеобразный переключатель, чье состояние зависит от того, насколько высок уровень турбулентности жидкости внутри него. В том случае, если жидкость течет достаточно медленно и упорядоченным образом, изобретение Теслы почти не мешает ее движению, пропуская ее в обе стороны.
Если же этот показатель повышается до некой критической отметки, то клапан перестает пропускать воду в обратную сторону, что, как обнаружили Ристоф и его коллеги, было преимущественно связано с тем, как высокий уровень турбулентности влияет на движение воды в боковых каналах изобретения Теслы.
"Наши наблюдения показали, что турбулентность появляется внутри клапана значительно быстрее, чем в нормальных трубах любой формы, при скорости движения воды примерно в 20 раз меньше, чем это обычно происходит. Этот феномен позволяет очень гибко управлять потоками движения жидкостей, что имеет массу практических приложений", - пояснил Ристоф.
В частности, ученые предлагают использовать эту особенность изобретения Теслы для создания различных помп, способных использовать вибрации, вырабатываемые двигателями автомобилей и промышленных установок, для прокачки топлива, охлаждающих жидкостей, масла и прочих газов и жидкостей. Это значительно упростит их конструкцию и продлит их сроки работы, подытожили исследователи.
У Н.Тесла были патенты и в других областях физики. Например, безлопастная турбина Теслы:
Этот патент многие повторяют, выкладывают видео рабочих самоделок, которые работают от сжатого воздуха и напора воды. В технические характеристики не вникал, может быть и есть какое-то преимущество перед лопастными турбинами.
У Н.Тесла есть еще одно интересное изобретение в области движения газов – клапан, который он представил в 1916 г.:
Модель клапана Теслы и его схема. Принцип работы заключается в том, что в одном направлении клапан будет проводить поток воздуха или воды с меньшим сопротивлением, а в другом – наоборот. Это связано с боковыми каналами. При расслоении потока в эти каналы, он завихряется и создает сопротивление основному. Тогда как в другом направлении каналы не задействованы.
Подробно про работу клапана Тесла показано в этом ролике:
Но авторы не смогли понять, почему клапан у них работает наоборот. Возможно, все дело в том, что клапан Тесла предназначен для работы в импульсном режиме, либо при очень больших скоростях потока. А в ламинарном, спокойном режиме он больше похож на газовый или водный редуктор, регулирующий только скорость потока.
Преимущество этого клапана-редуктора в том, что в нем нет движущихся частей, нет пружин, задвижек. Нечему ломаться. Просто нужно по-лучше изучить его механику. И может быть, на высоких скоростях газов он ведет себя как глушитель потока.
Где можно применить эту конструкцию Н.Тесла? Думаю, в глушителях звука при скоростном движения газов. Например, в более эффективных глушителях для бензоинструмента:
А так же в компактных глушителях выхлопных газов в авто и мото-транспорте.
Подобные конструкции применяют в оружейных глушителях:
Чем-то похоже на клапан Теслы. Такая конструкция тоже эффективна для глушения звука при скоростном потоке газов.
Можно использовать там, где нужно погасить скорость течения воды. Например, в ступенчатых каскадах водосбросов и водопропусков в плотинных ГЭС. Совместно со ступенями искусственных водопадов. Так же пишут, что можно применить в микронасосах и пульсирующих реактивных двигателях для авиамоделей.
В США команда, составленная из ученых нескольких университетов, впервые провела детальный анализ кишечника акулы. Полученные 3D-изображения поразили исследователей - они показывают, что кишечник акулы функционирует точно так же, как изобретенный Николой Теслой односторонний клапан.
Специалисты мало знают о том, что едят акулы, и еще меньше о том, как они переваривают пищу и какую роль играют в экосистеме океана. Новое исследование было призвано раскрыть хотя бы часть этих тайн.
Удивительно, но до сих пор существовали лишь "наброски", иллюстрирующие пищеварительную систему акул. Пожалуй, впервые для изучения этого вопроса были применены передовые технологии. Исследователи провели целую серию 3D-сканирований с высоким разрешением. Они получили детальные 3D-изображения кишечников почти трех десятков видов акул.
"Пришло время использовать современные технологии, чтобы взглянуть на эти поистине удивительные спиральные кишечники акул, - говорит ведущий автор работы Саманта Ли, доцент Калифорнийского государственного университета в Домингес-Хиллз. - Мы разработали новый метод цифрового сканирования этих тканей, и теперь можем рассматривать их в мельчайших подробностях, не разрезая эти ткани".
Для создания трехмерных снимков исследователи использовали компьютерный томограф лаборатории Friday Harbor Laboratories, работающий, впрочем, как стандартный компьютерный томограф. Сначала была сделана серия рентгеновских снимков под разными углами, а затем с помощью компьютера эти снимки были объединены. Это позволило получить качественные трехмерные изображения и обнаружить несколько новых аспектов функционирования кишечника акулы.
Ученые установили, что спиралевидные органы пищеварения акул замедляют движение пищи и направляют ее вниз по кишечнику, полагаясь на силу тяжести в дополнение к перистальтике, ритмическому сокращению гладких мышц кишечника.
Эта функция оказалась аналогом одностороннего клапана, который известный физик Никола Тесла изобрел более века назад. Данный клапан позволяет жидкости течь в одном направлении без обратного потока и помощи со стороны каких-либо движущихся элементов.
По словам Ли, большинство акул обычно проводят дни или даже недели между обильными приемами пищи. Вероятно, на этот цикл настроен и их пищеварительный тракт. Подобно работе клапана Николы Теслы, их кишечник способен удерживать пищу в организме и долгое время поглощать как можно больше питательных веществ. Замедленное движение пищи через кишечник, обеспеченное его спиральным устройством, вероятно, позволяет акулам не только как можно дольше сохранять пищу, но и потреблять как можно меньше энергии для ее переваривания.
"Подавляющее большинство видов акул и большая часть их физиологии полностью не известны, - говорит соавтор исследования Адам Саммерс. - Каждое наблюдение естественной истории, внутренняя визуализация и анатомическое исследование открывают нам то, о чем мы раньше не могли даже догадываться".
Читайте также: