12 Гениальных изобретений Николы Теслы в различных областях

Никола Тесла был, без сомнения, одним из величайших изобретателей в истории человечества. Родившийся в 1856 году в сербской семье, Тесла всегда опережал свое время. Он окончил школу на год раньше, преуспел в университете, где он изучал электротехнику, однако не получил степень.

За всю свою карьеру Тесла получил около 300 патентов из 26 разных стран, большинство из которых из США, Канады и Великобритании. Хотя многие из нас знают его как изобретателя-футуриста, сыгравшего ключевую роль в развитии переменного тока наряду с достижениями в области радио и двигателей, он также предложил некоторые из самых странных идей, которые отделяют его от других изобретателей.

Ниже мы составили список изобретений Теслы, которые все еще влияют на нашу жизнь, а также те, которые никогда не были реализованы.

12. Безлопастная турбина

Турбина Тесла в Музее Николы Теслы

Запатентовано в: 1913

В 1906 году, в возрасте 50 лет, Тесла продемонстрировал безлопастную турбину мощностью 200 лошадиных сил или 149,2 киловатт при 16 000 об/мин. Безлопастная турбина, как следует из названия, не имеет лопаток, а состоит из нескольких гладких, плотно набитых пластин, прикрепленных к валу.

Жидкость подается из отверстия, которое обычно расположено на верхнем крае турбины. При этом единственный выход, расположенный в центре, жидкость перед выходом из турбины совершает спиральный путь. Она создает тягу, чтобы заставить диски вращаться.

Несмотря на то, что безлопастные турбины используются с начала 1980-х годов, они так и не стали популярными или коммерчески успешными. Сегодня такие турбины используются в основном в тех случаях, когда в качестве источника энергии используется пар или сжатый воздух (например, турбокомпрессор в автомобилях).

11. Лодка с дистанционным управлением

Радиоуправляемая лодка Теслы

Предложено в: 1907

В 1898 году во время электрической выставки Тесла продемонстрировал (маленькое) радиоуправляемое судно, которое он мог маневрировать над водой. При этом он развлекал публику, создавая впечатление, будто лодка подчиняется голосовым командам зрителей. В действительности, однако, он управлял лодкой, используя радиочастоты. Он назвал эту технологию «телавтоматика».

Для многих из присутствовавших там в тот день это был момент чистой магии. С другой стороны, немногие видели в нем потенциальную военную машину. Тесла получил патент США на это 1 июля 1898 года.

10. Искусственные приливные волны

Как инженер и изобретатель, Тесла твердо верил, что наука может быть отличным средством против войны и может эффективно использоваться для их предотвращения. Он потратил значительное количество времени на разработку нового и мощного оружия, которое могло бы использоваться сегодня, если бы оно работало.

Опираясь на свою радиоуправляемую лодку, Тесла начал амбициозный проект под названием « Искусственная приливная волна», который, как он полагал, уничтожит военно-морские силы противника без единого выстрела. Чтобы достичь этого, Тесла предложил беспроводное судно, которое будет направлять значительное количество взрывоопасного материала под вражеские суда и взрывать его.

По оценкам Теслы, такой взрыв должен вызвать приливную волну высотой до 100 футов на участке в 1 милю от первоначального источника взрыва. Такого рода сильных волн было бы достаточно, чтобы потопить любой крупный корабль в то время.

Во время Холодной войны и Соединенные Штаты, и Советский Союз подвергли теорию Теслы испытанию, выполнив серию ядерных взрывов в Тихом океане. К сожалению, результаты оказались совсем не такими, как представлял себе Тесла.

9. Осциллятор Теслы

Запатентовано в: 1893

В 1893 году Тесла получил патент на свой паровой электрический генератор, который, по его мнению, мог бы заменить поршневые паровые двигатели. Он работает путем впрыскивать пар в генератор и выкидывать его от множественных портов, который причиняет поршень двинуть вверх и вниз. Это движение производит вибрации на высокой скорости, которая в свою очередь производит электричество.

Тесла, позже в его жизни, утверждал, что версия этого устройства вызвала землетрясение в Нью-Йорке в 1898 году. Только после этого инцидента осциллятор был популяризирован как машина землетрясения Теслы.

По словам Теслы, он когда-то работал над уменьшенной версией механического генератора в своей лаборатории на Хьюстон-стрит. Генератор был всего 7 дюймов в длину и максимум два фунта. Это было что-то, что «можно было положить в карман.»

8. Катушка Тесла

Запатентовано в: 1891

В конце 1890-х и начале 1900-х Тесла экспериментировал с различными идеями, в которых он исследовал возможные способы беспроводной передачи электроэнергии. Системой, которая могла бы сделать это, была катушка Тесла, которая, без сомнения, является одним из его замечательных изобретений.

Катушка Тесла представляет собой электрическую цепь, которая производит высокочастотный переменный ток. Он состоит из двух частей; первичная и вторичная катушка, обе из которых имеют свои конденсаторы. Искровой разрядник (воздушный зазор между двумя проводниками) соединяет две катушки и их конденсаторы.

Внешний источник питания подключен к первичной катушке, конденсатор которой поглощает первоначальный заряд. В конце концов, огромное количество энергии заставляет его разрушать сопротивление воздуха в искровом промежутке и в конечном итоге переносит электрический ток во вторичную катушку.

Цикл повторяется с конденсатором на вторичной катушке, и когда заряд слишком высок, он врывается в воздух, производя молнии. Одна такая катушка может иметь выходное напряжение где-то от 50000 вольт до нескольких миллионов вольт.

Сегодня катушки Теслы в основном можно найти в музеях.

Они когда-то использовались коммерчески в радиопередатчиках и нескольких медицинских оборудованиях. Однако небольшие версии катушек Теслы используются для обнаружения утечек в системах высокого вакуума.

7. Увеличительный передатчик

Никола Тесла сидит рядом со своим увеличительным передатчиком

Увеличительный передатчик — это, в основном, усовершенствованная версия катушки Тесла, которую он намеревался использовать для беспроводной передачи электрической энергии на большие расстояния.

Все это произошло в 1899 году, когда Тесла заявил, что он сделал революционное открытие «земных стационарных волн», которые могли бы позволить Земле использоваться в качестве проводника и резонировать на определенной частоте.

Увеличительный передатчик вместо разряда электричества предназначен для генерации стоячих волн с использованием естественного резонансного контура Земли, который может использоваться на расстоянии приемным контуром. В дополнение к двум большим катушкам, увеличительный передатчик имеет третью или дополнительную катушку, которая работает как резонатор.

Тесла даже сообщил, что ему удалось привести в действие поле лампочек, расположенных в 1 км от увеличительного передатчика, и создать вспышки молнии длиной до 40 метров.

6. Башня Ворденклиф

Башня Ворденклиф на фото 1904 года

Первоначальный успех увеличительного передатчика позволил Тесле планировать что-то гораздо более значительное. В марте 1901 года он получил инвестиции в размере около $150,000 от финансиста и банкира Джона Пирпонта Моргана для создания башни Wardenclyfee, системы или инфраструктуры, которая могла бы передавать электричество на большие расстояния.

Тесла, в то время, был вовлечен в жестокую битву против Гульельмо Маркони, который уже имел некоторый успех в радиопередачах на большие расстояния. Чтобы конкурировать с системой радиоуправления Маркони, Тесла искал больше средств у Джона Пирпонта Моргана, но на этот раз ему было отказано.

К концу 1901 года Маркони успешно осуществил первую в истории трансатлантическую радиопередачу, отметив поражение Теслы. Объект Wardenclyfee Tower так и не был введен в эксплуатацию и был заброшен в 1906 году после того, как Тесла не смог обеспечить никаких дальнейших средств.

5. Сверхзвуковой дирижабль с питанием от наземных башен

Авторская концепция наземных башен Теслы, управляющих сверхзвуковыми дирижаблями

От бытовой электроники и телевизоров до военных беспилотников, мы управляем очень многими вещами по беспроводной сети. Но если бы это зависело от Теслы, у нас были бы сверхзвуковые дирижабли с дистанционным управлением.

В 1919 году Тесла публично объявил о своей идее сверхзвукового дирижабля, который мог бы пролететь 8 миль или 40 000 футов над землей и совершить трансатлантическое путешествие из Нью-Йорка в Лондон чуть более чем за три часа. Но самое лучшее в этом самолете то, что он должен был питаться от беспроводного электричества, передаваемого с наземных вышек.

По словам Тесла, можно построить несколько электростанций, чтобы обеспечить практически неограниченное количество энергии для самолетов, подобно тому, как теперь электричество подается в поезда протяженностью более тысячи километров по проводам.

4. Teleforce или «Луч смерти»

Еще одно его военное предприятие имело форму «Луча смерти» или того, что он называл Teleforce. 11 июля 1934 года газеты объявили о новом предлагаемом оружии Теслы, которое сначала ускорит гранулы ртути до высокой скорости (посредством электростатического отталкивания), а затем выстрелит пучками частиц по намеченным целям.

Он описал, что его Луч Смерти «сбьет флот из 10 000 самолетов противника на расстоянии 200 миль и заставит армии погибнуть на своих путях». По словам Тесла, идея такого оружия возникла после изучения генератора Ван де Граафа.

Газеты прозвали его «лучом смерти» или «лучом мира», аналогичным другому теоретическому оружию с пучками частиц. Тесла, однако, поспешил указать, что его машина не попадает в категорию так называемых «лучей смерти».

3. Камера мысли

Впечатление художника от мысленной камеры Теслы

Человеческий мыслительный процесс, каким бы сложным он ни казался, необходим для интерпретации, осмысления вещей и даже предсказания будущих событий. Это все еще не было должным образом понято исследователями. Но Тесла, в одной из самых необычных идей, предполагал, что будет возможно сфотографировать и записать их.

Еще в 1933 году, на своем дне рождения, Тесла рассказал журналистам, что образ, формируемый (в мозгу) во время мысли, может быть зеркально отображен на сетчатке человека через рефлекторное действие. Это изображение сетчатки может быть сфотографировано с помощью инструмента, который будет проецироваться (например, слайд-шоу) на смотровой экран.

Теперь, если это действительно так, эти изображения могут быть получены с помощью соответствующего устройства. «Таким образом, каждая мысль о человеке может быть прочитана, и тогда наши умы будут как открытые книги».

Очевидно, что человеческий мыслительный процесс не работает таким образом, хотя мы мало что о нем знаем. Но опять же, мы не можем исключить, что Тесла был совершенно неправ.

2. Асинхронный двигатель

Модель асинхронного двигателя с ротором короткого замыкания в музее Николы Теслы, Сербия | Изображение предоставлено Викимедиа

Запатентовано в: 1887

Заслуга изобретения первого в истории асинхронного двигателя принадлежит Николе Тесле и итальянскому физику Галилео Феррарису. Именно Феррарис продемонстрировал рабочую модель трехфазного асинхронного двигателя в 1885 году, за два года до Теслы. Тем не менее Тесла был первым, чтобы подать заявку и получить патенты (США) для него.

В асинхронном двигателе ток в роторе, который необходим для создания крутящего момента, получается не от электрических соединений, а от электромагнитной индукции магнитного поля обмотки статора.

Индукционный двигатель является, пожалуй, наиболее распространенным типом двигателей, используемых в жилых и коммерческих помещениях. Трехфазные асинхронные двигатели, как правило, предпочтительны в промышленных областях благодаря своей экономичности и надежности. В небольших нагрузочных устройствах, которые используются в жилых помещениях, применяются однофазные асинхронные двигатели (потолочные вентиляторы).

1. Переменный ток

Тесла демонстрирует беспроводную передачу электричества в Колумбийском колледже в 1891 году

Тесла не изобрел переменный ток, и при этом он сначала не использовал его в практической демонстрации, но он сыграл важную роль в популяризации переменного тока по сравнению с его конкурентом.

Происхождение переменного тока можно проследить до 1832 года, когда Ипполит Пиксий, французский инженер, разработал первый в мире динамоэлектрический генератор, основанный на принципах Фарадея.

Тогда это был Гийом Дюшенн, который успешно продемонстрировал практическое использование переменного тока в электротерапии в 1855 году. Работы Себастьяна Ферранти, Галилея Феррари и Люсьена Голлара способствовали дальнейшему развитию этой технологии.

Вклад Теслы в переменный ток пришелся на конец 1880-х годов, когда его асинхронный двигатель был интегрирован в системы переменного тока, произведенные компанией Джорджа Вестингауза, чтобы конкурировать с низковольтным постоянным током Томаса Эдисона. В отличие от постоянного тока, альтернативные системы позволяют эффективно передавать электричество на большие расстояния.

Метки

Изобретения

10 известных изобретений Николы Теслы

Никола Тесла был человеком тысячи идей — он получил более 300 патентов!

Катушка Тесла

Катушка Теслы (она же — трансформатор Теслы) была изобретена в 1891 году. Она состояла из первичной и вторичной катушек, у каждой из которых был собственный конденсатор для запаса энергии. Между катушками находился искровой промежуток, в котором генерировался разряд электричества, способного преобразовываться в дуги, проходить сквозь тело и создавать область заряженных электронов.

Тесла был одержим мечтой беспроводной городской электрификации, что и послужило толчком к изобретению этого механизма. В наши дни катушка Теслы чаще всего используется для развлечения и популяризации науки — её можно увидеть в экспозициях естественно-научных музеев по всему миру. Однако важность данного изобретения заключается в том, что был найден ключ к пониманию природы электричества и возможности его использования.

Усиливающий передатчик

Развивая идею беспроводной передачи электроэнергии, Тесла решил, что лучше всего это делать на больших высотах. Именно поэтому, пользуясь финансовой помощью меценатов, он создал лабораторию в горах Колорадо-Спрингс в 1899 году. Там он построил свою самую большую и мощную катушку Теслы, которую назвал «усиливающим передатчиком».

Передатчик состоял из трёх катушек и составлял почти 16 метров в диаметре. Он генерировал миллионы вольт электричества и создавал пучки молний длиной до 40 метров. На тот момент это была самая мощная молния, созданная искусственно.

Усиливающий передатчик был прообразом башни Теслы, или башни Ворденклиф, которая, по замыслу своего создателя, должна была обеспечить мир бесплатным электричеством и коммуникацией. Тесла начал работу над проектом в 1901 году, но после того, как финансирование прекратилось, он свернул свои изыскания, а в 1915 году участок был выставлен на торги.

Турбина Тесла

В начале XX века, на заре эры поршневых двигателей внутреннего сгорания, Тесла создал свою турбину, которая могла конкурировать с двигателем внутреннего сгорания (ДСВ). В турбине отсутствовали лопасти, а топливо сгорало вне камеры, вращая гладкие диски. Именно их вращение и давало работу двигателю.

В 1900 году, когда Тесла протестировал свой двигатель, эффективность потребления топлива составила 60% . Несмотря на безусловный успех изобретения, оно не прижилось: бизнес был ориентирован именно на поршневые ДСВ, которые и сейчас, спустя более 100 лет, остаются основной движущей силой автомобилей.

Теневая фотография

В 1895 году немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген обнаружил таинственную энергию, которую он назвал «икс-лучами». Он обнаружил, что если поместить фотоплёнку между частью тела и свинцовым экраном, то получится снимок костей. Спустя несколько лет снимок руки жены учёного, на котором видно костное строение конечности и обручальное кольцо, принёс Рентгену мировую известность.

При этом есть ряд доказательств того, что ещё до открытия рентгеновских лучей, Тесла знал об их существовании: его исследования были прекращены из-за пожара в лаборатории в 1895 году, который произошёл незадолго до публикации результата опытов Рентгена. Тем не менее открытие новых лучей вдохновило Николу Теслу на создание собственной версии рентгена с использованием вакуумных трубок. Свою технологию он назвал «теневой фотографией».

Тесла считается первым человеком в США, сделавшим рентгеновский снимок собственного тела: он заснял свою ногу в ботинке.

Личность изобретателя радио по сей день является предметом ожесточённых споров. В 1895 году Тесла был готов передать радиосигнал на расстояние 50 км, но, как мы уже знаем, его лаборатория сгорела, что затормозило исследования в этой области.

В то же время в Англии итальянец Гульельмо Маркони разработал и запатентовал технологию беспроводной телеграфии в 1896 году. В системе Маркони использовались два контура, что снизило покрывающую площадь радиопередачи, а наработки Тесла могли значительно увеличить выходную мощность сигнала.

Никола Тесла представил своё изобретение перед Патентным бюро США в 1897 году и получил патент в 1900 году. В это же время Маркони попытался получить патент в США, но его изобретение было отвергнуто, так как оно слишком сильно походило на уже запатентованную технологию, принадлежащую Тесле. Испугавшись, Маркони открыл собственную компанию, находящуюся под серьёзной защитой Эндрю Карнеги и Томаса Эдисона.

В 1901 году, используя ряд патентов, принадлежащих Тесле, Маркони смог передавать радиоволны через Атлантику. В 1904 году, не имея внятного обоснования, Патентное бюро отменило своё решение и признало патент Маркони действительным, что и сделало его формальным изобретателем радио.

Неоновые лампы

Хотя неоновый свет был открыт не Николой Тесла, он внёс весомый вклад в улучшение технологии его получения: никто до сих пор не придумал альтернативы его катодному излучению, получаемому с помощью электродов, помещённых в вакуумные трубки.

Тесла увидел потенциал экспериментов с газовой средой, через которую проходили электрические частицы, а также разработал четыре различных типа освещения. Например, он конвертировал так называемый чёрный цвет в видимый спектр с помощью фосфоресцирующих веществ, созданных им же. Кроме того, Тесла нашёл практическое применение таким технологиям, как неоновые лампы и рекламные вывески.

Ниагарская ГЭС

Комиссия по Ниагарскому водопаду искала компанию, которая могла бы построить ГЭС, способную обуздать мощь водных ресурсов на долгие годы. Сначала фаворитом была фирма Томаса Эдисона, однако в 1893 году, после того, как Тесла продемонстрировал эффективность переменного тока перед представителями компании Westinghouse Electric, выбор пал на него.

16 ноября 1896 года в машинном зале ГЭС имени Адамса был торжественно повёрнут рубильник, а станция начала обеспечивать электричеством город Буффало, штат Нью-Йорк. Позже были построены ещё десять генераторов, работающих для электрификации Нью-Йорка.

Асинхронная машина

Асинхронная машина состоит из двух частей — статора и ротора, в работе которых используется переменный ток. Статор остаётся неподвижным, с помощью магнитов вращая ротор, находящийся в середине конструкции. Такой тип двигателя отличается долговечностью, простотой в использовании и сравнительно низкой стоимостью.

В 1880-х годах над созданием асинхронного двигателя трудились два изобретателя: Никола Тесла и Галилео Феррарис. Оба они представили свои наработки в 1888 году, однако Феррари опередил своего соперника на два месяца. При этом их исследования были независимы, а результаты идентичны, к тому же оба изобретателя использовали патенты Теслы.

Асинхронный двигатель до сих пор применяется в пылесосах, фенах и электроинструментах.

Телеавтомат

В 1898 году Тесла продемонстрировал изобретение, которое он назвал «телеавтоматом». По сути, это была первая в мире радиоуправляемая модель судна. У изобретения не было патента, так как представители Патентного бюро не желали признавать существование того, что (по их мнению) не могло существовать.

Никола Тесла показал несостоятельность их сомнений, продемонстрировав своё изобретение на выставке. Он дистанционно управлял рулевым винтом модели и освещением корпуса с помощью радиоволн.

Это изобретение стало первой ступенью в трёх совершенно разных сферах. Во-первых, Тесла разработал пульт дистанционного управления, который сейчас применяется в быту — от домашних телевизоров до гаражных ворот. Во-вторых, модель была первым роботом, который двигался без прямого воздействия человека. И наконец, в-третьих, сочетание робототехники и дистанционного управления позволяют назвать катер Николы Тесла прадедушкой современных дронов.

Переменный ток

Говоря о том, как переменный ток завоевал мир, нельзя не упомянуть имя Томаса Эдисона. На заре своей деятельности Тесла трудился в компании своего будущего соперника. Именно фирма Эдисона первой стала работать с постоянным током.

Переменный ток схож по характеристикам с батареями, так как посылает энергию на носители вне контура. Проблема в том, что сила тока постепенно ослабевает, а это делает невозможным перемещение электричества на большие расстояния. Эту задачу решил Тесла, работая с переменным током, который позволяет перемещать электричество от источника и обратно, а также покрывать огромные расстояния между объектами.

Томас Эдисон осуждал Николу Тесла за его исследования в области переменного тока, считая их бессмысленными и бесперспективными. Именно эта критика послужила поводом для того, чтобы пути двух изобретателей разошлись навсегда.

В статье использованы материалы сайта НАУКА И ЖИЗНЬ

патентов на турбины — Open Tesla Research

http://www.tfcbooks.com/teslafaq/q&a_031.htm

Я помню, как читал старую статью в журнале «Популярная механика», в которой обсуждались безлопастные турбины. В нем упоминались такие вещи, как улучшенные реактивные двигатели, и говорилось, что конструкция основана на патенте Теслы.
Есть ли правда в этом?

В статье Popular Mechanics за сентябрь 1965 года «Создайте модель турбины Теслы» Уолтер Бертон писал: «Один из великих «потерянных» двигателей, давно забытая турбина Теслы, подлежит возрождению».
Безлопастная турбина Тесла состоит просто из нескольких дисков, установленных на валу, подвешенных на подшипниках, которые размещают роторную систему внутри цилиндрического корпуса. В работе высокоскоростные газы
входят по касательной на периферии дисков и текут через узкие промежутки между ними по свободным спиральным путям, чтобы выйти, истощенные энергией, через центральные выпускные отверстия. Небольшой
вязкость движущегося газа вместе с его молекулярным сцеплением с дисками в совокупности влекут их за собой, эффективно передавая энергию топлива на диски и на вал. Есть некоторые
которые считают, что если бы этот двигатель был построен с использованием передовых технологий и материалов, его удельная мощность была бы лучше, чем у лопастных газотурбинных двигателей. Первоначальный США
Патенты на насос и двигатель были выданы в 1913 под названиями «Жидкостное движение» и «Турбина» [Dr. Никола Тесла — полные патенты]. Другой родственный патент, описывающий
Газовая версия дисковой турбины была выпущена в 1920 году под названием «Клапанный трубопровод». Тесла получил ряд патентов, связанных с турбомашинами, в Соединенных Штатах и ​​за рубежом, которые
служат первичными источниками информации об этих устройствах.

СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ

• 1 061 142 Жидкостное движение, 29 апреля, 1913 г.

• 1 061 206 Турбина, 6 мая 1913 г.

• 1 113 716 Фонтан, 13 октября 1914 г.

• 1 209 359 Индикатор скорости, 19 декабря 1916 г.

• 1 329 559 Клапанный трубопровод, 3 февраля 1920 г.

• 1 266 175 Молниеносный защитник, 14 мая 1918 г.

• 1 274 816 Индикатор скорости, 6 августа 1918 г.

• 1 314 718 Судовой журнал, 2 сентября 1919 г.

• 1 365 547 Расходомер, 11 января 1921 г.

• 1 402 025 Частотомер, 3 января 1922 г.

• 1 655 113 Воздушный транспорт, 3 января 1928 г.

• 1 655 114 Аппарат для воздушного транспорта, 3 января 1928 г.

ВЕЛИКОБРИТАНИЯ

• GB24,001 — Усовершенствованный метод передачи энергии или получения энергии от жидкости и устройства для использования
  там

• GB174,544 — Усовершенствования в методах и устройствах для производства энергии упругой жидкостью
  турбины, 1 апреля 1921 г.

• 179 043 GB – улучшенный процесс и
  аппарат для производства высокого вакуума — 24 марта 1921 г.

• GB185,446 — Способы и устройства для транспортировки по воздуху, апрель 1921 г.

• GB186,082 — Усовершенствования конструкции паровых и газовых турбин, 24 марта 1921 г.

• GB186,083 — Усовершенствованный метод и устройство для экономического преобразования энергии пара турбинами —
  24 марта, 1921

• GB186,084 — Усовершенствованный процесс и устройство для получения движущей силы из пара, 24 марта 1921 г.

• GB186,799 — Процесс и устройство для балансировки вращающихся частей машин, 2 сентября 1921 г.

КАНАДА

• 135 174 Улучшения в жидкостном движении, 22 августа 1911 г.

http://www.tfcbooks.com/mall/more/307lpa.htm

• 1061142 Жидкостное движение — Подана 21 октября 1909 г.

• 1061206 Турбина — Подана 17 января 1911 г.

• 1209359 Индикатор скорости — Подано 29 мая 1914 г.

• 1402025 Частотомер — Подано 18 декабря 1916 г.

• 1274816 Индикатор скорости Подан 18, 19 декабря16

• 1314718 Судовой журнал — Подан 18 декабря 1916 г.

• 1365547 Расходомер — Подано 18 декабря 1916 г.

Заявка на патент США на МОДУЛЬ ДВИГАТЕЛЯ СГОРАНИЯ С ДВУМЯ ТУРБИНАМИ TESLA Заявка на патент (заявка № 20140196432 от 17 июля 2014 г.

)

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поле двигателя внутреннего сгорания, состоящее из равномерно расположенных пакетов гладких параллельных дисков, использующее механизм взаимодействия ламинарного потока пограничного слоя для передачи энергии от продуктов сгорания на гладкие вращающиеся диски, которые вращают пару вращающихся стержней.

Уровень техники Описание предшествующего уровня техники 2, 1912Wilkinson et al415/901,061,2066 мая 1913Tesla415/901,061,1426 мая 1913Tesla415/90GB186083Mar. 24 ноября 1921 г. Тесла415/903 010 281 нояб. 28, 1961Ceirenka et al   60/39.373,007,311Nov. 7, 1961Amero et al.415/906,399,020Jun. 4, 2002 Lee et al 420/5376,503,067Jan. 7, 2003Палумбо415/906 779 964Авг. 24, 2004Наберите 415/1 7 241 106Июль. 10, 2007Авинья415/90US 2010/0107647 A1октябрь. 29, 2009Берген 60/7227,632,061декабрь. 15, 2009Neeb et al. 415/90

В нашем мире существует потребность в новом типе двигателя, который может использовать чистое горючее горючее топливо. Кроме того, такой двигатель должен быть достаточно универсальным, чтобы иметь возможность использовать множество различных видов топлива. Двигатель также должен быть достаточно прочным, чтобы использовать источники топлива с высоким содержанием примесей. Двигатель также должен быть достаточно простым, чтобы его можно было построить по доступной цене.

Признавая эти потребности, Никола Тесла изобрел турбину Теслы в свои 19 лет.13 Патент США. № 1 061 206. Почти в то же время Уилкинсон и др. также изобрели нечто очень похожее на турбину Теслы в своем патенте США 1912 года. № 1013248. Эти типы турбин используют эффект ламинарного потока пограничного слоя на гладких параллельных равномерно расположенных дисках для передачи энергии или импульса от протекающих газов или жидкости к дискам. Текущие газы или жидкость с высокой температурой вращают диски, которые, в свою очередь, вращают стержень, соединенный с центром дисков. Затем стержень можно использовать для привода генераторов или других полезных работ. В свои 1921 британский патент GB186083, Тесла описывает свое видение использования своей турбины Теслы в качестве двигателя, который сможет удовлетворить энергетические потребности будущего. Тесла описывает универсальность своей турбины Теслы, ее надежность и простоту изготовления. В течение столетия с момента его изобретения люди экспериментировали с различными вариациями турбины Теслы в качестве двигателя. В их патенте 1961 г. U.S. Pat. В патенте США № 3007311 Амеро и др. проектируют турбину с осевым впуском и выхлопом, в которой горючий газ генерируется из внешнего источника. Также в 1961, в их патенте U.S. Pat. № 3010281, Ceirenka et al. разработали тороидальную камеру сгорания вокруг турбины с рабочим колесом. Это ранний пример, когда камера сгорания представляет собой тороидальную камеру, окружающую турбину. В своем патенте 2004 г. U.S. Pat. В патенте № 6779964 Dial раскрыта тороидальная камера, окружающая параллельные диски турбины Теслы, которая очень похожа на патентную заявку Бергена 2009 г. , US 2010/0107647 A1, в которой раскрыта газовая турбина Теслы с тороидальной камерой, окружающей турбину Тесла. За столетие мы наблюдаем эволюцию турбины Теслы от той, в которой газ генерируется из внешнего источника сгорания, к той, где камера сгорания имеет тороидальную форму и окружает турбину Тесла.

Несмотря на множество улучшений за столетие, проблемы предшествующего уровня техники все еще остаются. В предшествующем уровне техники используется внешний источник горения, что делает систему турбины Тесла очень громоздкой. В британском патенте Николы Теслы вся система сжигания газов, соединенная с турбиной Теслы, заняла бы целую комнату. Амеро и др. разработали систему, в которой дымовые газы генерируются снаружи, что также приводит к громоздкости системы. Берген проектирует свою тороидальную камеру сгорания так, чтобы она окружала турбину Теслы, но она по-прежнему является внешней по отношению к турбине Теслы, которая остается громоздкой, поскольку тороидальная камера сгорания неизбежно увеличивает диаметр всей машины сверх диаметра турбины Теслы. Кроме того, тороидальная камера сгорания, окружающая турбину Тесла, сложна в изготовлении и сборке.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью нашего изобретения является дальнейшее развитие турбины Теслы путем включения камеры сгорания внутрь турбины Тесла. Это усовершенствование даст ряд преимуществ. Благодаря включению камеры сгорания внутрь турбины Тесла это усовершенствование значительно упростило конструкцию и технологичность турбины Тесла. Благодаря тому, что продукты сгорания находятся как можно ближе к дискам турбины Теслы, это улучшение повышает эффективность передачи энергии от газов сгорания на вращающиеся диски. Максимально простая конструкция турбины Теслы позволяет соединить турбины Теслы друг с другом в массив турбин Теслы для увеличения генерируемого крутящего момента. Эти преимущества будут подробно описаны позже.

Эта цель может быть достигнута с помощью нашего изобретения, модуля двигателя внутреннего сгорания с двумя турбинами Tesla, который спроектирован как модульный, так что множество этих модулей может быть соединено друг с другом для создания более мощного массива двигателей внутреннего сгорания с двумя турбинами Tesla. Вкратце, модуль состоит из двух идентичных турбин Теслы, сваренных вместе вдоль поверхностей впуска воздушного потока, чтобы создать камеру, которая будет служить камерой сгорания. Воздухозаборник и вход для зажигания расположены в камере сгорания. Воздушно-топливная смесь, состав и количество которой можно варьировать и которая может увеличиваться или уменьшаться, или впрыскиваться непрерывно или чередоваться между потоком топлива или воздуха, впрыскивается в камеру, где устройство зажигания, такое как свеча зажигания, вставленная во входное отверстие устройства зажигания, воспламеняет воздушно-топливную смесь в газообразные продукты сгорания, которые текут в обоих направлениях, приводя в движение два противоположных пакета параллельных дисков, вращение которых приводит в движение шатуны. Эти вращающиеся стержни могут быть соединены с генератором для производства электроэнергии или с системой трансмиссии для привода колес автомобиля. Из-за компактных размеров нашего модуля его можно легко транспортировать или встраивать в автомобили в качестве двигателей. Таким образом, наше изобретение обеспечивает новое и значительное улучшение по сравнению с предшествующим уровнем техники с точки зрения простоты изготовления, более высокой эффективности и меньшего компактного размера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

РИС. 1 показан изометрический вид нашего модуля двигателя внутреннего сгорания Tesla Twin Turbines. Заштрихованный прозрачный вид позволяет лучше понять изобретение.

РИС. 2 показан другой изометрический вид нашего модуля.

РИС. 3A показан заштрихованный прозрачный вид модуля сверху.

РИС. 3В показан вид модуля сверху с линией поперечного сечения.

РИС. 4 показан вид в разрезе.

РИС. 5А показаны различные изометрические изображения отдельной турбины Теслы.

РИС. 5В показано поперечное сечение отдельной турбины Теслы.

РИС. 6А показаны изометрические виды пар стопки из параллельных дисков с равномерным интервалом.

РИС. 6В показан вид сбоку стопки параллельных дисков.

РИС. 7A показан изометрический вид массива модулей, массива двигателей внутреннего сгорания с двумя турбинами Tesla.

РИС. 7B показан другой изометрический вид массива двигателей.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ВОПЛОЩЕНИЯ

Мы подробно опишем наше изобретение, модуль двигателя внутреннего сгорания с двумя турбинами Tesla, который в дальнейшем будет называться «модулем». ИНЖИР. 1 показан заштрихованный прозрачный изометрический вид модуля, показывающий внутренний механизм нашего модуля. ИНЖИР. 2 показан другой изометрический вид модуля, на котором четко изображены общая форма и внешняя поверхность. ИНЖИР. 3А показан прозрачный и затемненный вид модуля сверху. В этом представлении мы также можем видеть внутренний механизм модуля. ИНЖИР. 3В показан вид сверху с линией вида, показывающей, где поперечное сечение будет изображено на фиг. 4. Вид в разрезе на фиг. 4 показаны две турбины Теслы 1 привариваются по границе камеры сгорания 2 . Впускной патрубок 3 топливовоздушной смеси направляется в камеру сгорания 5 . Вход зажигания 4 также направлен в камеру сгорания 5 .

РИС. 5A показывает по отдельности пару турбин Теслы. Впуск воздуха и топлива 3 проходит через металлический корпус 6 , который заключает в себе два пакета равномерно расположенных параллельных дисков 9.0201 7 . На боковых поверхностях корпуса имеются отверстия 9 , которые являются выпускными отверстиями для продуктов сгорания, выходящих из турбины после того, как газ передал свою энергию параллельным дискам 7 , которые прикреплены к стержню 10 и вращают его. Шток 10 соединен с корпусом парой подшипников 8 . Две турбины Теслы сварены вместе на границе камеры сгорания 2 , образуя камеру 5 , функционирующие как камера сгорания для приема горючего материала из впускного отверстия 3 топливовоздушной смеси, воспламеняемого запальным устройством во впускном отверстии 4 .

РИС. 5B подробно показан пакет параллельных дисков 7 внутри корпуса 6 . Стержень 10 прикреплен концентрически через центр пакета параллельных дисков. Распорки 11 , представляющие собой металлические уплотнительные кольца, равномерно разделяют параллельные диски и служат средством для прикрепления дисков к стержню путем приваривания дисков к уплотнительным кольцам прокладок и приваривания уплотнительных колец к стержню. Вытяжные отверстия на боковых гранях металлического корпуса, отверстия 9 , расположены концентрично и примыкают к стержню 10 . Дымовые газы проходят от краев дисков к центральным выпускным отверстиям, отверстиям 9 , через которые газ выходит. Газ течет по круговой спирали и передает свой импульс дискам за счет эффектов ламинарного течения в пограничном слое. Эта передача импульса от энергии газа к дискам приводит во вращение диски, которые, в свою очередь, вращают стержень.

РИС. 6А подробно показаны изометрические виды стопок равномерно расположенных параллельных дисков 9.0201 7 соединен со стержнем 10 . На дисках имеются выпускные отверстия, отверстия 12 , через которые выходит выхлопной газ после прохождения по кругу и по спирали от края дисков. Выход газа через отверстия 12 на дисках проходит через выпускные отверстия 9 на боковых поверхностях металлического корпуса во внешнюю среду.

РИС. 6B показан вид сбоку пакета равномерно расположенных параллельных дисков 7 , соединенных со стержнем 9. 0201 10 . Стержень 10 соединен с корпусом парой подшипников 8 . Диски 7 равномерно разделены прокладками, металлическими уплотнительными кольцами 11 , которые служат средой для приваривания дисков к уплотнительным кольцам и приваривания металлических уплотнительных колец к штоку.

Наш модуль компактен и благодаря своей модульной структуре может быть собран в массив. Модули можно соединять друг с другом путем соединения концов стержней вместе. Специалисты в области механики найдут множество различных способов соединения стержней. Для большей гибкости при сборке массива модулей можно использовать универсальные шарниры для соединения стержней друг с другом. ИНЖИР. 7А показан изометрический вид группы модулей, соединенных друг с другом вдоль их стержней. ИНЖИР. 7В показан другой изометрический вид такого массива. Преимущество нашего модуля хорошо видно при сборке в массив. Компактность и модульность наших модулей позволяют легко собирать их в компактный массив модулей, тем самым увеличивая общий генерируемый крутящий момент. Турбины Теслы способны вращаться с чрезвычайно высокой скоростью. Однако крутящий момент, создаваемый одной турбиной, относительно невелик. Модульность и компактный размер нашего изобретения позволяют собирать модули в массив из любого количества модулей, создавая крутящий момент, который может соперничать с любым поршневым двигателем.

В прошлом веке развитие турбины Теслы как полезной машины было затруднено отсутствием прогресса в материаловедении. Многие считали, что одна из основных причин, по которой турбина Тесла не получила широкого распространения, связана с отсутствием подходящего материала, который может выдерживать высокие температуры и высокую скорость вращения без деформации. Параллельные диски склонны к деформации при высокой температуре и высокой скорости вращения. В прошлом, чтобы решить эту проблему, параллельные диски делались очень толстыми из стали или железа, что приводило к очень громоздкой и тяжелой турбине Тесла, что ограничивало их применение во многих областях. В настоящее время достижения в области материалов достигли такой степени, что эту проблему можно решить с помощью легкого материала, который может выдерживать высокую температуру и высокую скорость вращения без деформации.

Предпочтительным материалом для изготовления нашего модуля является новый вид сплава, разработанный в течение последнего десятилетия и описанный в патенте США 2002 г. № 6399020 Lee et al., которые описали алюминиевый сплав с 14% Si, из которого получен сплав, способный выдерживать высокие температуры без деформации. Этот сплав также известен как алюминиевый сплав НАСА и используется в коммерческих целях в широком диапазоне высокотемпературных применений, требующих термической стабильности и высокой прочности. Например, этот сплав использовался для производства поршней для автомобильных поршневых двигателей. Мы будем использовать этот сплав Al-Si для изготовления пакетов параллельных дисков, а также металлического корпуса и вращающихся стержней для наших модулей.