Получил 1 августа 2020 года электронное письмо от Владислава Савельевича Медведева. В нём он спрашивает, почему, уделив в своих статьях большое внимание гидротаранам, я прошёл мимо гидропульсоров. А правда, почему очень важное направление гидротехники оказалось мне незнакомо? Я полез в Интернет, стал шерстить, задав в поиске «Гидропульсор», но кроме статей самого Владислава Медведева, по сути, ничего не нашёл. Между мной и Медведевым завязалась активная переписка, он сбросил мне массу адресов, чтобы я мог как-то зацепиться за эту тему. Но в то время я был занят другими проблемами, поэтому пришлось на время отложить подготовку статьи о гидропульсорах. И вот теперь делаю первую попытку разобраться с этой темой.
А тема очень интересная. Дело в том, что много раньше я подготовил статью о гидроударных технологиях. В поисках материала для статьи я наткнулся на нескольких работ, в которых авторы описывают проекты гидроударных установок, работающих, по сути, в режиме вечного двигателя. Дело в том, что при гидроударе создаются мощные ударные волны, используя энергию которых, можно получить энергии больше на выходе, чем затрачено на создание ударных волн. То есть, с одной стороны, окружающая среда, а с другой стороны, рабочая среда — вода, в ответ на создание в неё ударных волн, одновременно создаёт вакуум, как область с пониженным давлением внутри воды, так и области с резко повышенным давлением. Это приводит как к нежелательным эффектам, типа кавитации, но и к тому, что вакуум начинает управлять потоками воды, заставляя ускоряться, порождать высокий градиент давления воды, что в итоге в полном соответствии с уравнением Даниила Бернулли ведёт к превращению части барической энергии воды в энергию кинетическую и потенциальную.
Конечно, если исследовать поведение воды в больших интервалах времени, то возникающие при гидроударах колебания давления давали в целом ноль. Но тут приходит на выручку смекалка человека, который научился использовать в своих целях как повышение, так и понижение давления воды раздельно, осуществляя тем или иным способом детектирование барических импульсов, превращая отрицательные импульсы в положительные, оставляя положительные положительными. А так как в ударных волнах перепады давления достигают огромных величин, то превращая отрицательные волны в положительные, или работая только с положительными импульсами давления, удаётся в итоге получить много механической и электрической энергии.
При этом, мы для создания гидроударов воздействуем не на саму воду, а на устройства, посредством которых нами управляются потоки воды, разные там заслонки, краники и т. п. То есть, резкое воздействие на потоки воды происходит посредством заранее подготовленной структурой, некого аппарата. А вода в ответ на резко возникшее на её пути препятствие, отвечает ударной волной, а чаще всего серией ударных волн. Остаётся грамотно воспользоваться таким поведением воды и получить немного энергии на скромные нужды человечества. Потом эта забранная у Природы энергия после использования возвращается обратно в Природу, ну а та энергия, что человек не смог состричь с ударных волн, сама себя перемножает на ноль. Таким образом люди просто оказываются частью процесса, которое носит название ВЕЧНОЕ ДВИЖЕНИЕ, действуя по правилу — если не можешь противостоять движению, то просто возглавь его, и оно вынесет тебя туда, куда надо.
Так что ответ на вопрос некоторых академиков, откуда берётся энергия, кроется не столько в окружающем пространстве и телах, сколько ответ кроется в мозгах. И если в мозгах есть извилины, то такой мозг находит решение в самых сложных проблемах. Если знаний, а тем более извилин нет, то таким академикам только остаётся, что задавать глупые вопросы, ответа на которые от них ждёт общество, тратя на содержание столь «любопытных» академиков огромные деньги и ресурсы. Обществу трутни нежелательны.
Судя по данным, полученным из Интернета в виде запросов, гидропульсоры в последнее время используются редко. Виной всему доступность сетевой электроэнергии. Там, где раньше работали гидротараны и гидропульсоры, теперь работают электронасосы. А там, где электроэнергия оказывается недоступной, там у населения нет знаний, как должным образом использовать природные потоки — воды, ветра и т. д., обогащая их мощность ответной реакцией среды посредством создания в ней областей с пониженным или повышенным давлением и высоким градиентом давления. Не каждый знает, как для этих целей можно использовать уравнение Даниила Бернулли.
Ещё в начале 20 века гидропульсоры использовались широко. Изобрели их а 1909 году. Была разработана теория гидропульсоров, что позволяло изготавливать гидропульсоры как поштучно, так и большими партиями. Одна из таких книг - Лоренц Г. Таран и гидропульсор / Г. Лоренц, Э. Прегер, 1915. - 48 с. Вот один из рисунков из этой книги
Рис.1.
Как правило, гидропульсоры были крупными по габаритам гидротехническими сооружениями, от 1 метра и более в диаметре. Но и воды они перекачивали побольше, чем любой гидротаран.
Между гидротаранами и гидропульсорами есть небольшая разница. В гидротаране ударные волны в воде создаются c помощью клапанов. Поэтому в больших гидротаранах клапаны быстро выходят из строя. Потом, в гидротаранах используются воздушные пузыри, воздух которых по мере эксплуатации гидротаранов растворяется в воде, что делает работу гидротарана невозможной. А в гидропульсорах ударные волны в воде создаются самими встречными потоками воды, в них нет клапанов в таком виде, как в гидротаране. Нет в гидропульсоре и воздушных пузырей. Если для работы гидротарана требуется заметный перепад высот уровней воды, то для гидропульсора более важна кинетическая энергия потока воды, а перепад высот уровней воды может быть от 0,5 м и выше.
Гидропульсоры очень эффективны на реках для подъёма воды на несколько метров в специальную емкость, откуда её можно направить на турбину и таким образом получать электроэнергию с большим КПД. Да и сам гидропульсор, как мне представляется можно превратить в аналог турбины.
Гидропульсоры могут быть двух типов: напорные и всасывающие.
Вот пример напорного гидропульсора
Рис.2.
Такой гидропульсор работает примерно так, как и гидротаран, поднимая воду на высоту h относительно исходного уровня. Подводящих труб может быть несколько. Отсутствие камеры с воздушным пузырем компенсируется вращением ротора гидропульсора с лопатками специальной конструкции. Высота подъёма воды может достигать нескольких сотен метров.
Вот пример всасывающего гидропульсора.
Рис.3.
Всасывающий гидропульсор больше подходит для мелиоративных целей, когда надо откачать воду из болота или иного водоёма. В этом случае гидропульсор работает как насос. Он похож на пульверизатор. Вспомогательный засасывающий поток воды из вышерасположенного резервуара поступает в гидропульсор, вращает его ротор с лопатками и гонит воду через специальные каналы в горизонтальном направлении. Поэтому в некоторые периоды цикла создаются области с вакуумом, благодаря чему вода из нижнего резервуара засасывается в гидропульсор и направляется по горизонтальным трубам. В этом случае работа A гидропульсором равна произведению g — ускорения свободного падения, на h — высоту подъема воды, и на массу поднятой воды m: А=m*g*h.
Гидропульсор любого типа может быть легко перестроен на другой режим.
Прошло более 100 лет после изобретения гидропульсоров. В РФ гидропульсорами занимаются единицы изобретателей, но даже у них дальше оформления патента дело не движется. Патент есть, но самих гидропуьсоров в продаже и производстве нет.
Вот небольшая статья, написанная Медведевым В.С., пожалуй, единственным изобретателем, занятым разработками гидропульсоров в РФ. Считаю, что разработку и производство гидропульсоров в РФ надо поставить на поток. И везде, где возможно, заменять ими как электронасосы, так и гидротараны, а в некоторых случаях и водяные турбины. Во-первых, у гидропульсоров выше КПД, во-вторых, гидропульсор не нуждается в электроэнергии. В-третьих, гидропульсор — это универсальное устройство, он замечательно работает как водяной насос, водоподъёмник и водяная турбина.
Гидропульсоры.
В малых реках, ручьях, родниках и других источниках заключены большие энергетические ресурсы, которые с успехом могут быть использованы для водоснабжения различных селений, хозяйств и орошения прибрежных земельных участков. Давно известны простые автоматические водоподъемники без электрического или механического привода, так называемые гидравлические тараны и гидропульсоры. В нашей стране ранее гидротараны выпускались промышленностью и успешно применялись для подъема воды в водонапорные башни, на пастбища и для орошения, а например, в Германии большое распространение получили в основном гидропульсоры.
Широкое внедрение электроэнергии в различные виды производств привело к снижению числа потребителей этих установок, и в настоящее время они почти не применяются. Однако, в связи с постоянным значительным ростом стоимости топлива и электроэнергии, применение гидротаранов и особенно гидропульсоров в качестве нетрадиционных возобновляемых источников энергии в установках водоснабжения, орошения, осушения, увеличения напора на микроГЭС (работающих на малых напорах воды), накопления воды в судовых шлюзах и т.д. становится все более предпочтительным.
Гидропульсоры – механизмы для автоматического подъема воды без использования приводных двигателей (электрических, тепловых, механических), которые действуют за счет использования эффекта гидравлического удара при внезапных открытиях – закрытиях подводящего поток устройства, по которому под некоторым напором (1,5-2 м и выше) протекает перекачиваемая жидкость.
По литературным данным использования гидропульсоров их КПД достигает 70% с подачей до 700 м3/час в больших гидропульсорах и высотой подачи воды до 100м (при подпоре подводимой к нему воды более 3м).
В настоящее время разработан ряд модернизированных центростремительно-центробежных конструкций гидропульсоров с регулированием параметров поднимаемой жидкости и их увеличением за счет использования электромагнитных и гравитационных сил и электрогидродинамического эффекта. Указанные конструкции защищены патентами РФ.
Используются гидропульсоры на сбросных устройствах плотин водохранилищ, на реках, ручьях и на технологических трубопроводах, энергетические ресурсы которых, могут быть с успехом использованы для водоснабжения различных поселений, хозяйств и орошения земельных участков.
Конструкция современного модернизированного гидропульсора содержит подвод, направляющий аппарат с лопатками, образующими центростремительные сливные каналы, с размещенными над этими каналами лопатками, образующими центростремительные напорные каналы и рабочее колесо с лопастями, образующими сливные и напорные центростремительные каналы гидротурбинной ступени колеса, причем, выход сливных каналов выполнен в диффузор отсасывающей трубы и, с размещенными над напорными каналами, радиальными лопастями центробежной напорной насосной ступени колеса.
В известных конструкциях гидропульсоров вращающееся радиально-осевое турбинное рабочее колесо (подобно разгонному и рабочему клапанам гидротаранов) направляет поступающую в него жидкость то в сливную, то в напорную полости за счет того, что радиально-осевые центростремительные каналы открыты попеременно то вниз, то вверх. При открытии каналов вниз жидкость при свободном сливе на нижний уровень достигает некоторой максимальной скорости, при которой вращающееся рабочее колесо, повернувшись на определенный угол, закрывает сливные каналы и открывает обращенные вверх напорные каналы.
Благодаря приобретенному импульсу, жидкость устремляется через напорные каналы в нагнетательную линию, поднимая вверх находящуюся в ней жидкость. Вследствие произведенной работы поднятия и потери энергии давление в подводе понижается, вода приводит в состояние покоя и потекла бы из напорной полости обратно, если бы в это время за счет поворота рабочего колеса не произошло закрытие напорных каналов и открытия сливных каналов.
В модернизированной конструкции гидропульсора независимо от положения центростремительных напорных каналов при постоянном вращении рабочего колеса радиальные (или осевые) лопасти центробежной ступени дополнительно постоянно нагнетают жидкость в напорную линию, повышая ее напор и увеличивая эффективность импульса входящей в напорные каналы жидкости.
Описанные процессы постоянно повторяются, а жидкость в подводящей системе гидропульсора (труба и подвод, например, спиральный) пульсирует между наивысшей и наинизшей скоростями движения.
Использование такой конструкции гидропульсоров упрощает их изготовление, повышает надежность работы и увеличивает высоту подачи нагнетаемой жидкости и соответственно, КПД при тех же параметрах подаваемой жидкости что и в более ранних конструкциях тех же габаритов.
Для разработки и производства конкретных гидропульсоров необходимо задание параметров водосброса (его расход, разность уровней верхнего и нижнего бьефов), после чего оцениваются предварительные параметры гидропульсора и возможность его изготовления.
Изобретение относится к области гидромашиностроения в части возобновляемых источников энергии и может найти применение в системах и установках водоснабжения, орошения, осушки, увеличения напора на микро- и мини-ГЭС, накопления воды в судовых шлюзах. Гидропульсор содержит подвод 1, направляющий аппарат 2 с лопатками, рабочее колесо 7 с лопастями, напорный отвод 21, отводящую трубу 22 и радиальные и осевую опоры на валу 23 рабочего колеса 7. Лопатки и каналы направляющего аппарата 2 выполнены во взаимно смещенных секторах так, что над образованными лопатками 3 сливными каналами 4 размещены лопатки 5, образующие напорные каналы 6. Рабочее колесо 7 выполнено с основными 8 и дополнительными лопастями, образующими сливные 11 и напорные 15 каналы колеса, которые выполнены в смещенных по высоте секторах. Изобретение направлено на упрощение конструкции гидропульсора, повышение его надежности и увеличение развиваемого напора перекачиваемого потока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рис.4.
Формула изобретения:
1. Гидропульсор, содержащий подвод, направляющий аппарат с лопатками, рабочее колесо с лопастями, напорный отвод, отводящую трубу и радиальные и осевую опоры на валу рабочего колеса, отличающийся тем, что лопатки и соответственно каналы направляющего аппарата выполнены во взаимно смещенных секторах так, что над образованными лопатками сливными каналами размещены лопатки, образующие напорные каналы, а рабочее колесо выполнено с основными и дополнительными лопастями, образующими сливные и напорные каналы колеса, которые выполнены в смещенных по высоте секторах.
2. Гидропульсор по п.1, отличающийся тем, что в напорной полости рабочего колеса над центростремительными каналами выполнены радиальные или осевые лопасти, выполняющие роль насосной ступени.
Из этого отрывка понятно, что гидропульсор является сложным гидротехническим устройством, в котором гидроудар работает по другому, чем в гидротаране. В тех гидропульсорах, в которых радиальные каналы заменены кривыми, частями спиралей, потоки воды создают центробежные силы, которые в сумме создают достаточно мощный момент вращения вокруг центральной оси, что сближает такие устройства с устройствами Шаубергера.
Вот пример использования гидропульсора в качестве турбины на ГЭС.
Рис.5.
Прекрасно видно, что гидропульсорная турбина заметно меньше по размерам обычной турбины, например, Каплана. И такие турбины прекрасно могут работать на небольших ГЭС. Или экономно расходовать воду на больших ГЭС.
Предполагаю, что гидропульсоры можно ставить после обычных турбин и часть сбрасываемой через турбину воды снова поднимать за плотину в водохранилище.
Вот еще один пример использования гидропульсора в качестве турбины ГЭС.
Рис.6.
Данные фотографии предоставил мне Вячеслав Медведев. Надеюсь, что читателей заинтересует тема гидропульсоров, тем более гидропульсоры гораздо производительнее гидротаранов, меньше стучат, работают мягче. Что касается сферы применения этих устройств, то она ограничивается только человеческой фантазией. Везде, где есть поток воды, или его можно легко создать, гидропульсоры позволяют использовать их в качестве насосов, турбин и генераторов механической энергии. В перспективе можно на общем валу любой гидропульсор совместить с электрогенератором. Но это уже потребует специального проектирования.
Анализируя строение и функции гидропульсора, я пришёл к выводу, что в качестве «родственника» гидропульсора можно считать турбину Теслы.
Рис.7.
Если в гидропульсоре происходит чередование повышения и понижения давления среды (воды), то в турбине Теслы между дисками создаётся вакуум среды, который позволяет использовать эту турбину как турбину и как насос. Не исключаю, что при некоторой доработке данная турбина получит возможность проявлять свою функциональность как насоса за счёт потока перекачиваемой среды — жидкости или воздуха. Можно, например, скрестить турбину Теслы с турбиной Сегнера. В будущем кто-то обязательно предложит подобную конструкцию.
Я не ставлю в этой статье расписывать детально теорию гидропульсоров. Это прекрасно давно сделано до меня. Да и в патентах Владислава Медведева можно найти много чего полезного. Так что тот, кто решит заняться гидропульсорами, не прогадает. Ибо это экономия на электричестве, это высокая производительность и универсальность. Плохо то, что в промышленном объёме гидропульсорами не занимается никто. Настойчивые люди могут найти свою нишу как в энергетике, так и в мелиорации.
Но это произойдёт только в том случае, если политическая ситуация в стране кардинально изменится. А пока экономика разваливается, народ вымирает и умственно деградирует, потребность в электроэнергии падает, имеющиеся электростанции, в том числе атомные, работают на неполную мощность.
Короче, в Российской федерации, а сейчас 2020 год, не до гидропульсоров. Деградация по всем направлениям. И в рамках капитализма её не остановить.
