«ОГНЕННЫЙ ТОРНАДО»
Начну с признания: этот оригинальный светильник с живым огнем – изобретение не мое. Наткнулся однажды в Интернете на англоязычный сайт, на котором демонстрировался интересный физический опыт. Оказывается, что горючая жидкость, зажженная чуть ли не в консервной банке, способна дать высокий, красивый, закручивающийся, как в смерче, столб огня – надо лишь соорудить вокруг него призматическую колбу с щелевыми зазорами по окружности. Подсасывание свежего холодного воздуха вкупе с тягой, возникающей в вертикальном колодце, как в печной трубе, и вызывает столь необычный эффект. Красиво, черт возьми! – подумал я и решил сделать светильник, о конструкции которого и хочу рассказать читателям.
Материалов для его изготовления требуется немного. Главное – аккуратно нарезать полоски стекла. Я выбрал пластины толщиной 6 мм, а высоту определил в 500 мм. Ширина стенок «колодца» рассчитывалась исходя из того, что призма у меня пятиугольная.
Стекла вставляются в верхнюю и нижнюю рамки в форме правильных пятиугольников. Как оказалось, в наш продвинутый век уже можно ничего не рассчитывать самому и даже не вспоминать школьный курс геометрии. Для этого существует множество специальных сайтов с он-лайн калькуляторами. С их помощью, например, не составило никакого труда быстро определить длину стороны пятиугольника, вписанного в окружность заданного радиуса. Выбрал этот показатель в 90 мм. И получилось, что грань равна 105,8 мм. А угол между гранями составляет 108 градусов. Чтобы не замерять его 10 раз (учитывая, что рамок две), на 3D-принтере я напечатал шаблон – угольник в 108 градусов. Но можно обойтись и без него, вооружившись по старинке транспортиром.
Нижняя и верхняя рамки изготовлены из П-образного алюминиевого профиля 10x10x1,5 мм, продающегося в строительных магазинах. Разметив на нем пять отрезков длиной по 105,8 мм, отрезал нужный кусок. Сделал по отметкам пропилы основания и одной из полок, не тронув вторую полку. А затем усилием рук легко согнул заготовку в пятиугольник, прикладывая заготовленный шаблон.
Подпилил внешнюю полку вдоль основания на длину чуть меньшую, чем расстояние между полками, то есть примерно на 6 мм, и загнул ее внутрь под прямым углом. Это будет ограничитель для стекла. Очевидно, что стекла должны вставляться в рамку по кругу, начиная с первого, например, по часовой стрелке, как в моем случае.
Для светильника нам понадобится пять стекол размером 120×500 мм.
Если опыта работы со стеклорезом нет – прямая дорога в стекольную мастерскую. Там же попросите сразу снять фаски с острых кромок, чтобы в будущем не быть травмированным своим же изделием. Я снизил этот риск, притупив кромки наждачной бумагой, обернутой вокруг деревянного бруска.
При изготовлении пятиугольных рамок удобно воспользоваться шаблоном-угольником
Остается сделать основание. На него у меня пошла доска сечением 50×20 мм, найденная в хозяйстве. Ориентируясь по уже готовой алюминиевой рамке, вырезал из доски сектора так, чтобы каждое ребро рамки лежало на своей дощечке. Иными словами, сделал из доски пятиугольник-основание. Склеил сектора по торцам, но главным образом от распада удерживает дощечки рамка, закрепленная саморезами сверху. Отверстия в ней делаются произвольно, но лучше расположить их симметрично – например, по два на ребро. Обязательно надо сделать зенковки, чтобы головки крепежа были заподлицо с внутренней поверхностью рамки и не мешали стеклам.
Внешнюю полку каждого из пяти каналов рамки нужно немного подпилить и загнуть край внутрь – это будет упор-ограничитель для стекла 
Геометрически верхняя и нижняя рамка одинаковы 
В основании использованы обрезки доски сечением 50×20 мм 
Торцы дощечек основания соединены в стык на клею 
Рамка закреплена на основании короткими шурупами с потайными головками, не мешающими стеклам
На основание, внутри рамки, я положил вырезанный по ее внутреннему размеру лист из асбоцементной плиты. Ну а дерево можно обработать морилкой или каким-нибудь еще составом, чтобы светильник выглядел «по-фирменному».
Приступаем к сборке. Вдвигаем четыре стекла в нижнюю рамку – как в книжную полку. И тут же ставим верхнюю рамку, чтобы конструкция не развалилась.
Стекла фиксируем на силиконовом герметике. Лучше, если он будет прозрачным, но я на всякий случай взял герметик еще и термостойкий, с пределом в 120°С. Собранный светильник весит примерно 4 кг, и лучше при его переноске с места на место браться за основание, а не за стекла, чтобы не сломать.
Через пока неустановленное (пятое, съемное) стекло светильник «заряжается» топливом – в центр основания помещается емкость с горючим. В моем случае удачно пригодилась обнаруженная в «закромах» алюминиевая баночка с толстыми стенками объемом 250 мл. Хотя сойдет и банальная консервная банка, только, как мне кажется, это будет выглядеть менее эстетично.
Принципиальная схема огненного светильника: 1 – стекло 120x500x6 мм (5 шт.); 2 – емкость для горючего; 3 – деревянное основание с вырезанным по месту асбоцементным листом. Верхняя и нижняя рамки условно не показаны
В качестве топлива я использую бензин «Галоша» – не самое безопасное горючее, конечно. Поэтому, не вызывает сомнений, что такой светильник можно зажигать исключительно на открытом воздухе, надежно закрепив его на земле на достаточном расстоянии от построек и с соблюдением всех соответствующих противопожарных мер. И уж не в коем случае его нельзя использовать где-нибудь в беседке, на террасе загородного дома или внутри него!
Одной заправки хватает примерно на 15 минут горения. Стекла нагреваются незначительно. Через какое-то время они покрываются немного копотью, но достаточно их протереть, и прежняя прозрачность будет восстановлена.
Высота пламени зависит от размеров «бензобака»: чем больше по диаметру баночка с горючим, тем выше поднимается огонь. Например, из жестяной банки объемом 0,33 л факел поднимается так высоко, что начинает выбиваться над светильником – это небезопасно. В общем, чтобы достичь наилучшего эффекта, с резервуаром для горючего можно поэкспериментировать.
Итак, емкость с горючим на месте, аккуратно поджигаем его и закрываем светильник – задвигаем по свободным направляющим пятое стекло. Через несколько секунд пламя начинает закручиваться и огненным смерчем поднимается вверх. Красота! Приятного вечера в компании с «Торнадо»!
Источник
Искусственный торнадо своими руками
Дата публикации: 6 сентября 2015
Источники: http://technodrive.ru/rostov.php?20308-vetrogenerator-iz-Rostova, http://voir-rostov.ru/vasiliy-savchenko-vetro-generatornaya-ustanovka.html
По оценкам учёных, до 10% потребляемой в России электроэнергии можно получить из энергии ветра. Однако на текущий момент ветрогенераторы остаются для нас скорее экзотикой. Эксперты связывают это, прежде всего, с высокой стоимостью оборудования — средний ветроэнергетический комплекс стоит около 3 млн. евро. Есть у традиционных «ветряков» и другие недостатки — нестабильность работы, пожароопасность и высокая стоимость обслуживания. Однако это не повод отказываться от возобновляемых источников энергии.
Ростовский изобретатель Василий Савченко предложил альтернативное решение. Его ветрогенератор создаёт искусственное мини-торнадо, которое подпитывает турбину даже на небольшой высоте, независимо от направления ветра. Более того, — разработка учёного из ДГТУ на порядок дешевле зарубежных аналогов, а его площадь взаимодействия с ветром намного больше.
Ветрогенератор Василия Савченко способен «дать фору» мировым разработкам по целому ряду параметров, — среди которых стоимость создания и обслуживания, компактность и уровень шума. При этом, уникальная разработка из Ростова не зависит от направления ветра — создаваемое над её раструбом мини-торнадо подпитывает её воздушными потоками с любой стороны.
Таким образом, представленная конструкция является хорошей альтернативой традиционным ветрогенераторам, — которые, помимо высокой стоимости, пожароопасны и требуют очень большой высоты башни (до 140 метров) для достижения высокой эффективности.
«Я занимаюсь научными исследованиями в разных областях, и альтернативная энергетика – одно из интересных мне направлений. Вместе с единомышленниками мы разработали принципиально новое ветропреобразующее устройство, идея создания которого пришла мне в голову всего год назад», – поделился Василий Савченко.
Мини-торнадо усиливает воздушный поток
Обычные ветрогенераторы преобразуют в энергию только ту силу, которая воздействует на лопасти подобно тому, как ветер приводит в движение плавательное средство, наполняя паруса. Принципиальное отличие изобретения наших учёных от всех ныне известных ветропреобразующих устройств в том, что в этом ветряном генераторе есть промежуточная структура.
Над раструбом в верхней части генератора создаётся вихревая структура, мини-торнадо. Он взаимодействует со свободным воздухом и ветром. Если обычный природный вихрь не стоит на месте, а движется по земле, то вихрь в структуре этого ветряного генератора не отрывается от конструкции, потому что постоянно подпитывается. Он начинает тянуть свободно проходящий воздух из турбины в нижней части конструкции и завлекает воздушный поток в центр торнадо. Вихревая сила вращает турбину в центре устройства. Поскольку лопасти помогают вихревому потоку начаться спонтанно, для запуска процесса не требуется энергии. По мере восхождения воздуха, все больше воздуха заходит внутрь устройства, питая искусственный вихревой поток. Часть полученной энергии идёт на поддержание вихревой структуры, а часть – на вращение турбины, которая, в свою очередь, вращает генератор электрической энергии.
«Мы уже подали две заявки на патент: российскую и евразийскую (Белоруссия, Россия, Казахстан), в ближайшее время ожидаем ответа», – подтвердил Василий Савченко.
Разработка имеет ряд преимуществ перед другими ветрогенераторами. Во-первых, это устройство, по заверениям учёных, в десять раз проще в изготовлении, чем его аналоги, соответственно, стоимость технического обслуживания и монтажа обходится гораздо дешевле. Во-вторых, нет необходимости размещения турбин на высоких башнях для захвата ветра. В третьих, устройство не зависит от направления ветра, его не нужно ориентировать. В-четвертых, ветряной генератор весьма компактен, при этом площадь взаимодействия с ветром у него намного больше, чем у аналогов. Наконец, устройство имеет частично закрытую структуру, а это значит, что данный ветрогенератор можно покрыть шумоизолирующим материалом, и тогда устройство станет практически бесшумным.
Ветряным генератором, разработанным в ДГТУ, уже заинтересовались некоторые компании Ростовской области и близлежащих регионов.
«Учитывая перспективы развития альтернативной энергетики во всём мире и в России, мы с большим интересом наблюдаем за появлением принципиально новых энергопреобразующих устройств. Ветряной генератор, разработанный учёными ДГТУ, безусловно, заслуживает внимания. Мы надеемся, что скоро устройство будет запущено в серийное производство и найдет применение в различных областях, в том числе и в телекоммуникациях», – прокомментировал технический директор «Tele2. Ростов-на-Дону» Алексей Крушинин.
Массовое производство ветропреобразующих устройств, разработанных нашими учёными, не за горами: как только изобретатели получат патент, свою помощь в этом вопросе готов оказать Вадим Степанов, директор ОАО «Ростовский механический завод».
А в обозримой перспективе, возможно, ветрогенерация сможет конкурировать даже с широко пропагандируемыми «коробочными» предложениями для электропитания домов, уже предлагаемыми Tesla. Речь идёт об аккумуляторах, которые можно доставлять в удалённые районы обычным транспортом, и которых хватит для целого дома на неделю эксплуатации. Компактные ветряки будут дополнять их — ведь генератор из Ростова-на-Дону при достаточном КПД сможет подзаряжать эти самые «сверхмощные батарейки для дома». Тем более, что в Ростовской области недостатка в ветре обычно не наблюдается.
Рукотворный торнадо вырабатывает электричество
Новые принципы выработки энергии демонстрирует изобретение канадского инженера Луи Мишо (Louis Michaud), названное им атмосферным вихревым двигателем (Atmospheric Vortex Engine, AVE).
Торнадо обладают огромной разрушительной силой, они чрезвычайно опасны. Пока еще нельзя обуздать природные смерчи, но, оказывается, искусственно созданные вихри способны принести немалую пользу. Новые принципы выработки энергии демонстрирует изобретение канадского инженера Луи Мишо (Louis Michaud), названное им атмосферным вихревым двигателем (Atmospheric Vortex Engine, AVE).
Вихревой двигатель работает от подачи теплого воздуха в круглую функциональную станцию. Вихревые потоки возникают из-за разницы температур и образуют мощный, но контролируемый смерч. Он в свою очередь используется для вращения одной или нескольких ветряных турбин, вырабатывающих электрическую энергию. Создаваемый искусственно торнадо не опасен, так как может быть остановлен в любой момент прекращением подачи в станцию теплого воздуха.
По уверениям изобретателя, его система не производит никаких выбросов парниковых газов и не требует хранилища энергии, так как может быть оперативно включена и выключена в любой момент когда потребуется, вне зависимости от погодных условий или иных случайных и периодических факторов.
По прогнозам Мишо, потенциальная стоимость одного киловатт-часа электроэнергии, выработанной его установкой, составит около 3 центов. «Мощность торнадо общеизвестна», — рассказывает изобретатель. «Моя работа создала принципы, по которым можно управлять и использовать эту силу, чтобы вырабатывать чистую энергию в беспрецедентных масштабах».
Конечно, вечный двигатель создать невозможно. Атмосферной вихревой установке требуется для создания торнадо и выработки электричества тепловая энергия. Пока изобретатель использует для создания вихря временный автономный теплогенератор, каким может быть обогреватель или водяной пар. Однако со временем он может быть заменен на «зеленый» источник, например, возможно использование излишков тепла промышленных объектов или теплой морской воды.
Для разработки и развития своего проекта Луи Мишо основал компанию AVEtec Energy Corporation. По ее расчетам функциональная станция диаметром 100 метров способна генерировать 200 МВт энергии, что сопоставимо с традиционными угольными электростанциями.
Однако подобные масштабы пока в будущем. Реальной целью для себя AVEtec Energy Corporation считает строительство 8-ми метрового прототипа, создающего вихревые потоки для вращения турбины диаметром 1 метр. Он будет построен в содружестве с Ламбтонским колледжем (Lambton College) в Сарнии, Онтарио, Канада. Грант на строительство прототипа компании выделил фонд Thiel Foundation через программу Breakout Labs.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Как сделать огненный торнадо в офисе?
Одна из версий образования классического смерча выглядит следующим образом. Когда насыщенный водяным паром теплый воздух (например, над морем) соприкасается с холодным и «сухим» участком атмосферы, водяной пар конденсируется, образуется тепло, и окружающий воздух нагревается. Теплый воздух поднимается вверх, создавая разрежение, в которое продолжает поступать холодный воздух. Процесс развивается подобно лавине — вплоть до образования воронки смерча.
Уже сформировавшийся смерч всасывает в зону разрежения все, до чего «дотягивается», при этом двигаясь в том направлении, где встречает наибольшее количество холодного воздуха. В наших широтах торнадо — дело редкое, а вот на американских и канадских равнинах это достаточно известное природное явление, если не сказать — катастрофа.
Что нужно для опыта Для опыта понадобится в первую очередь вращающийся столик. Это может быть специальная разделочная доска, спортивный диск-тренажер или основание от фондюшницы (мы использовали именно его). Вращаться должно свободно, без напряжения, и с одного витка делать несколько оборотов. Затем нужен цилиндрический экран. Чем выше экран, тем выше огненный столп. Для лучшего эффекта экран должен быть перфорирован, чтобы наблюдать смерч сбоку. Мы использовали металлическую корзину для бумаг. И, наконец, нужна металлическая пиала, деревянные чурки (или уголь) плюс топливо для розжига.
Огненный смерч
В нашей ситуации причина образования воронки в корне отличается от природной — мы просто создаем имитацию путем искусственного закручивания воздушных потоков. Огонь, который придает опыту драматический эффект, служит лишь средством демонстрации воздушного смерча.
Возьмем металлическую пиалу и разожжем в ней огонь. Сразу предупредим: если просто налить в пиалу гелевого топлива, то эффекта не будет, потому что горит оно низким синим пламенем, визуально для опыта не подходящим. Поэтому поверх топлива обязательно нужно положить что-либо, горящее ярким высоким пламенем, например несколько деревяшек, как в обычном костре. Мы сжигали найденные в старых запасах оконные штапики.
Если теперь пиалу поставить на вращающуюся поверхность и закрутить вокруг оси, то ничего не произойдет. Пламя чуть-чуть поднимется, но смерча не возникнет, поскольку нагретый воздух будет равномерно рассеиваться вокруг стола для эксперимента, а не подниматься строго вверх.
Значит, нужен экран, не позволяющий воздуху рассеиваться. В качестве такого экрана идеален перфорированный цилиндр: через перфорацию видно пламя, а цилиндрическая форма оставляет горячему воздуху только один путь — наверх. Вращение же цилиндра закручивает спиралью окружающие пиалу воздушные потоки. В качестве экрана мы использовали офисную корзину для бумаг — лучше не придумаешь. Корзину ставим на вращающийся стол, внутрь помещаем пиалу с «дровами», разжигаем. Когда пламя становится стабильным и сильным, стол раскручиваем, и — вуаля! Перед нами — огненный смерч. Чем выше экран, тем выше будет воронка.
Кстати, в естественных условиях огненные торнадо тоже иногда возникают — особенно опасны они во время лесных пожаров, когда ветер закручивает огонь в воронку, а деревья вокруг ограничивают движение воздуха. Потушить такой торнадо значительно сложнее, чем обычный огонь.
Искусственный торнадо как источник новой энергии
Торнадо являются одной из самой разрушительной и в то же время зрелищной силой в природе. А что, если эту невероятную силу можно было бы обуздать и использовать в благородных целях, для производства энергии? Именно таким вопросом задался канадский инженер Луи Мишо, когда решил создать установку, которую он назвал «атмосферно-вихревым двигателем» (Atmospheric Vortex Engine, или сокращенно AVE).
Принцип работы AVE-системы заключается в том, что горячий воздух направляется в специальный резервуар, внутри которого, благодаря разнице температур, создается контролируемый вихрь -торнадо, за счет которого приходят в движение турбины, вырабатывающие электричество. «Отключить» такой торнадо очень просто — нужно просто перекрыть подачу горячего воздуха.
В компании AVEtec Energy Corporation, которой руководит Мишо, говорят, что такая система не создает вредных выбросов, особо не требует питания, а вырабатываемое ей электричество можно продавать всего по 3 цента за Кв/ч.
«Сила торнадо практически безгранична»,
— с энтузиазмом делится Мишо.
«Моя же работа заключается в том, чтобы обуздать эту силу и превратить ее в источник дешевой энергии».
Единственное, что требуется для создания мини-торнадо это временный источник тепла — подойдет даже обогреватель или направленный горячий пар. Тем не менее, в AVEtec отмечают, что для наиболее эффективного использования потребуется постоянный источник, в качестве которого могут выступать, например, тепло, вырабатываемое различными производствами (имеются ввиду заводы), или даже нагретая морская вода. По данным компании 100-метровая установка AVE способна генерировать до 200 мегаватт электричества.
В настоящий момент команда работает над созданием «портативного» прототипа установки размером 8 метров, которая позволит создавать торнадо высотой метров 40 с диаметров 30 сантиметров. Такой торнадо сможет питать 1-метровую одиночную турбину. Производством этого прототипа ребята решили заняться совместно с Колледжем Лэмбтона. А вообще, вся эта затея стала возможной благодаря гранту, выделенному компанией Breakout Labs.
Искусственный торнадо станет источником даровой энергии
КПД обычной ТЭС лишь в идеальных случаях достигает 40–50%. Если она дополнена сетями централизованного водоснабжения, использующими остаточное низкопотенциальное тепло — тепловые отходы турбин, её суммарная эффективность может быть выше. Да вот только большинство стран не имеет централизованных систем теплоснабжения в сколько-нибудь значимых количествах.
КПД оснащённой вихревым генератором ТЭС может вырасти до 62,7%. (Здесь и ниже иллюстрации AVEtec.)
Канадский стартап AVEtec, руководимый Луи «местный Тесла» Мишо (Louis Michaud), предлагает поступить проще, заменив дымовую трубу ТЭС на цилиндр высотой в 200 и диаметром в те же 200 м. Питаться этот энергомонстр будет атмосферным вихревым двигателем (Atmospheric Vortex Engine). В нём центростремительная сила оттесняет от струи горячего, более разрежённого воздуха окружающий (более холодный) атмосферный воздух. Это образует смерч высотой от 200 м до 15 км (в зависимости от температуры окружающей среды). Конечно, самолётам точку прямо над установкой придётся огибать, зато высота вихря в большинстве случаев поможет избежать турбулентности воздуха в районе самой электростанции у земли.
Турбины внутри цилиндра, вначале процесса работавшие как вентиляторы, создающие вихрь, после набора оборотов будут вращаться этим же вихрем с весьма большими скоростями:
В принципе, источником тепла может быть что угодно, но тепло, выбрасываемое ТЭС и АЭС, является наиболее концентрированным даровым рабочим теплом, доступным сегодня, поэтому его и предлагается использовать в первую очередь.
Волнуетесь за судьбу птиц? В отличие от ветряков, опасных именно своей непривычностью, поясняет разработчик, с атмосферными вихрями птицы знакомы давно и стремятся заранее избежать их, да и собственно опасных точек вихревые установки создадут значительно меньше: один двухсотметровый цилиндр будет иметь мощность 200 МВт, на порядок с лишним больше крупнейших ветротурбин.
Теоретически в жаркой местности искусственный торнадо может получить энергию от разности температур у земли и на высоте в 10 км.
Зато до 20% теряемой ТЭС на бесполезное тепло энергии атмосферный вихревой двигатель вернёт в виде электричества, увеличив электрический КПД ТЭС и АЭС более чем на 10–15%, а общую мощность по электричеству — на 20–60%.
Концепция получила финансирование от Breakout Labs, отделения фонда Thiel Foundation, выделившего средства на создание прототипа уменьшенных размеров. Испытания проводились на четырёхметровый версии, но чтобы убедить потенциальных инвесторов, разумеется, потребуются иные масштабы. В первой половине следующего года установка будет «сдана в эксплуатацию».
Источник
