Нанотехнологии в масштабах

В наше время данным вопросом тоже занимаются. Так, в институте электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) под руководством Стребкова Д.С. сделали и неоднократно опробовали передачу электричества по однопроводной линии. Представляете, при сечении проводника, скажем 1 кв.мм, можно передавать мегаватные энергии (мощность среднего предприятия). Для этого после вырабатывающего электричество энергоблока ставится одна катушка Теслы - она и работает далее на такую тонкую электролинию. На конце её стоит вторая катушка Теслы, которая понижает частоту и напряжение, где далее энергия преобразуется в обычную трёхфазную систему для электроснабжения района. И такую энергию можно передавать на несколько тысяч километров практически без потерь. Всё это стало возможным осознанием факта замены амперовых токов токами смещения, которые не дают Джоулева выделения тепла, поэтому сечение проводника становится минимальным только из прочностных соображений. Понимание такого экспериментального факта стало возможным благодаря внимательному рассмотрению разницы между указанными токами, которая постоянно обнаруживается в радиотехнических устройствах. Разве это не нанотехнология, которая даёт колоссальный эффект при замене обычных трёхфазных высоковольтных электролиний (на 110, 220, 330 киловольт и выше), опутавших землю, единичными тонкими проводниками без какого либо нагрева, без потерь? Только задумайтесь над этим. Такой «однопроводниковой» электролинии не страшны ни грозы, ни ураганы, т.к. она легко прячется под землю без последствий для всего живого в отличие от обыкновенных, у которых сильное излучение электрического поля вредно для людей и животных и потери тока на нагрев воздуха составляют в среднем до 20% от передаваемой мощности. Представляете, при замене электролиний однопроводниковыми освобождается громадное количество земли, и резко понижаются потери в электросистемах. Для этого есть смысл поработать.

Одиночная катушка Теслы на верхнем остром электроде вторичной обмотки даёт удивительно красивую корону, которая исходит, кажется, в «никуда». Аналогичные короны, возникают перед и во время грозы на любых остриях. Раньше их называли «огнями святого Эльма». Теоретически о короне кажется всё известно, однако применение её в технике сравнительно ограничено почти чисто научными приложениями. Известно, что положительная корона «раскалывает» молекулы газов и забирает на выступающее остриё внешние электроны уже с отдельных атомов газа подобно платиновому электроду в топливном элементе и всё это опять же практически «бесплатно», поскольку расходы электричества на корону мизерные. На отрицательной короне кислород тоже «бесплатно» рассыпается на атомы, и они активно поглощают электроны с острия катушки – «питаются как кролики  с кормушки». Получается озон, знакомый нам по запахам после грозы. Убедиться в «бесплатности» ионизации может каждый желающий. Для этого требуется немного.  Надо на изоляторе (сухая табуретка)  поставить включённый на средние волны приёмник на батарейках с выдвижной антенной. Над антенной следует установить металлическую сетку и между ней и землёй приложить постоянное напряжение 300 – 500 киловольт (скажем, от школьной электрофорной машины), но так, чтобы не пробивало. При включении электрического поля приёмник замолкает, а из выдвинутой антенны, непосредственно из колбочки вырастает сиреневая корона в виде рюмки, т.е. гетеродин приёмника, работающий на частоте 465 килогерц своей  мизерной микроваттной мощностью способен ионизировать воздух в виде короны благодаря потенциалу поля. После отключения поля приёмник мгновенно теряет корону и постепенно восстанавливает своё звучание до нормального. Опыты проводились на приёмнике «Океан 209».

Понимая значение короны для химической реакции нетрудно «обновить» топливный элемент, применяемый на электромобилях - избавить его от платины и капризного электролита. Для этого надо взять две катушки Теслы и подать на остриё одной из них любое газообразное топливо, а на остриё второй катушки подвести кислород или просто воздух. Внизу вторичные обмотки соединить проводами через лампочку или электродвигатель. С топливных атомов положительное остриё при помощи короны будет срывать электроны, и отправлять их по вторичной обмотке через лампочку во вторую высоковольтную обмотку на остриё кислородной короны, а озоновый поток направить навстречу положительно заряженным атомам топлива. На рисунке 2 для примера показано применение водорода в качестве топлива, поэтому короны при соединении дают пары воды. Как видите, осознание процесса катализа на атомном уровне позволило применить методику для извлечения электричества прямо из химической реакции при комнатной температуре с коэффициентом полезного действия примерно 90%, поскольку здесь расход на потери электроэнергии предельно малый – только на организацию короны. А ведь даже на протяжённых высоковольтных линиях электропередачи на 300 – 500 киловольт, где потери на корону происходят  по всей длине линии, они не превышают 1,5 – 4% от передаваемой мощности. Подобный приём получения электричества вполне можно назвать «электрической нанотехнологией», поскольку этот метод стал понятен только тогда, когда появилось осмысление физического процесса самой короны на микроуровне. Назовём данный аппарат  Тесла-генератором тока.

Такое лёгкое по весу устройство вполне пригодно для питания электроэнергией индивидуального дома или дачи от бензина, спирта, любого газообразного топлива, от дыма газогенераторной установки, способной перерабатывать древесные, растительные или бытовые отходы.  Особенно выгодно применить  его на электромобиле.

В паре с генератором тока катушка Теслы может работать на необычный двигатель, основанный на том же самом осознании  технологии катализа короны. Но для начала рассмотрим общий принцип работы рядового реактивного двигателя, который исправно «везёт» нас на самолёте и космонавтов в космосе. В основу его положен принцип отталкивания корпуса двигателя от реактивной струи. Чем больше масса выбрасываемого газа из сопла и чем быстрее вылетает газ от среза сопла, тем больше сила толкания корпуса двигателя, тем больше подъёмная сила самолёта и легче летит ракета.

На рис.3, для примера, цифрой 1 обозначена камера сгорания. В качестве топлива показан для примера водород Н2 цифрой 3, окислителем применён кислород О2 под цифрой 4, здесь же в стенке свеча зажигания 5. На выходе из камеры газ проходит в коническое сопло   Ловаля  2 для увеличения скорости истечения.  Загораясь в камере сгорания, топливо истекает в сопло, где ускоряется максимально до скорости 3 - 5 километров в секунду, и больше ускоряться не может, поскольку это предельная тепловая скорость молекул от  температуры. Это максимальный предел данного двигателя, только поэтому самолёт является бочкой с горючим (побольше железнодорожной цистерны), а ракета для дальнего странствия, вмещающая тысячи тонн горючего, не может долететь даже до Луны с одной заправкой из-за большого расхода топлива для движения.

Выход из положения нашли давно в виде электрореактивных двигателей. У них скорость истечения газа уже 10 – 100 километров в секунду, что в десятки раз уменьшает количество топлива на то же расстояние перелёта. Для этого требуется немного: тот же горячий газ в камере сгорания надо ионизировать, т.е. «содрать» с атомов внешние электроны и заставить электрическим полем ускоряться до указанных скоростей, поскольку поле на нейтральные атомы не действует. Обычное горение даёт степень ионизации только в размере 1,5 – 3% от общей массы газа, поэтому электрическим полем его разогнать нельзя. Если в камере сгорания поставить сетки с высоким постоянным напряжением, где возле места поступления топлива приложить плюс напряжения, а на сетку возле среза сопла минус, тогда молекулы газа обязаны «раскалываться» на атомы и ионизироваться (огни святого Эльма). В этом же поле заряженные атомы-ионы разгоняются до указанных скоростей и уже, без сопла Ловаля за ненадобностью, вылетают через отрицательную сетку в пространство. Здесь у среза сопла их поджидает источник электронов, которые «на ходу подсаживаются» на разогнанные ионы топлива, нейтрализуют их до обычных атомов. Такой источник называется нейтрализатором, а весь двигатель  «дразнится» электрореактивным. Для примера он показан на рис.4. Скорости истечения такого ионизированного газа колоссальные, определяемые только величиной приложенного напряжения. Даже пробовали истечения на 1000 километров в секунду, - теория работает безотказно. У реальных электрореактивных двигателей электропитание обычно не превышает 3000 вольт (от солнечных батарей), поэтому у положительной сетки вынуждены ставить ионизатор топлива, выполненный в виде спирали с температурой 14000С.  И ещё одна маленькая неприятность.  Из-за того, что часть ионов, хотя и малая, отскакивает от ударов об отрицательную сетку, появляется определённая плазменная неустойчивость, которая со временем создаёт объёмное накопление положительных ионов между сетками, и этим тормозит прохождение основного скоростного потока на срез сопла. Этот фактор можно устранить увеличением напряжения на сетках, однако при этом возникает пробой сеточного промежутка,- это приводит к выгоранию электродов. Чтобы не было пробоя, применяют вакуум, что в космосе не составляет никакого труда. Только поэтому электрореактивные двигатели используются лишь на ракетах в космосе для ориентации корабля, а в атмосфере воздуха на самолётах не применяются.

Есть возможность «обмануть» объёмный заряд и заставить работать данный двигатель в условиях атмосферы. Для этого надо немного - выполнить отрицательный электрод в виде кольца и защитить его пористой керамикой. В ней любая напряжённость электрического поля проходит почти свободно по мельчайшим капиллярам, а вот отскакивающие ионы от поверхности кольца не могут пройти поры керамики в противоположном направлении. За счёт этого мы можем колоссально поднимать напряжение между электродами без вакуума.  Сделать подобную ситуацию можно при помощи катушки Теслы, поскольку она лёгкая и проста в обращении. Да и положительную сетку выполним по-пути в виде иголок для более уверенной ионизации топлива без нагрева. Выразим данные рассуждения на рис.5.

Кажется небольшой «пустячок» эта пористая керамика, а это и есть такая же нанотехнология, которая способна  «разбить» и ограничить объёмный положительный заряд   и применить крайне высокие напряжения 200 – 1000 киловольт, так свободно создаваемые катушкой Теслы, что позволяет «спустить» данный перспективный двигатель из космоса на «земное» применение, так как отпадает необходимость в вакууме. Такой двигатель можно делать и большим, и маленьким – всё зависит от применения, и использовать на любые газообразные топлива. Если выполнить два таких двигателя на одном   роторе в виде сегнерова колеса, тогда не потребуются нейтрализаторы. Их функции легко выполнит обычный кожух, охватывающий турбину с двумя двигателями. Причём истечение разогнанного газа из сопла постоянное, без рывков и выхлопов, присущих всем поршневым двигателям. Значит отпадает необходимость в глушителе при использовании турбинного двигателя на автомобилях. Вот вам и спасение российского автопрома в конкуренции с другими странами, над которым так усиленно бьется Путин В.В. в течение последнего времени. Любая конкуренция заставляет осуществить техническое совершенствование любого устройства, а  автомобиле тем более. Простыми денежными вливаниями спасти автозаводы невозможно. Турбинный двигатель позволяет создать электромобиль ближайшего будущего, по причине лёгкого веса (в два-три раза легче бензинового двигателя), экономичности в расходе топлива (КПД составит 70 – 80%), т.к. потери  энергии требуются только на создание двух корон и на вращение ротора на подшипниках.

Самолёты очень нуждаются в двигателях по рис.5, поскольку шум от современных турбореактивных двигателей глушит всё живое при взлётах и посадках, да и большое количество вращающихся и трущихся деталей ограничивает ресурс работы указанных двигателей. Кроме того, электрореактивные двигатели малы по размерам, соответственно разместив их на концах крыльев, и применив большие мощности, можем получить самолёты с вертикальным взлётом и посадкой, чем обезопасим пассажиров от аварии на 60 – 70%. Вполне разумно назвать такой электрореактивный двигатель универсальным.

Нанотехнология со временем заработает и на автодорогах. На первый взгляд такое дело кажется почти смешным, но давайте рассудим так. Утром мы активно «толкаем» тарелку каши в микроволновку, задаём режим 1 – 2 минуты и каша разогрета, причём заметьте – без помешивания ложкой, поскольку прогрев сразу объёмный. Подобный приём работает и на прокатном стане. Болванка металла для проката проходит сквозь индуктор, где раскаляется частотным электромагнитным полем до необходимой температуры, далее попадает в валки и давится ими подобно сливочному маслу. Таким же электромагнитным полем индуктора (и микроволновки) греют пластмассы  для обработки в цехах, где штампуют детские ванночки, стулья и столы и т. д, только частоты электромагнитных волн различные, для каждого вещества своя, определённая частота. Асфальт под нашими ногами является обычной пластмассой от природы и у него своя частота разогрева (примерно 30 мГц.), поскольку битум легко плавится, а он является основой любого асфальта.  Если применить Тесла-генератор как источник тока (или любой другой источник тока) на  обычном дорожном катке по раскатке асфальтового покрытия и установить ещё одну катушку Теслы для получения частоты тока для индуктора, установленного спереди катка, асфальт будет разогреваться от индуктора почти мгновенно по всей глубине подобно каше в тарелке. Катку остаётся только прижать его на нужную глубину, и асфальтовое покрытие становится как новое. Даже по самым скромным подсчётам производительность дорожных бригад увеличится в 6 – 8 раз, что для нашей страны с крайне коротким летом очень необходимо  для ремонта дорожного покрытия.  Знания на уровне резонанса  молекулярного уровня раздвигают возможности техники на дорогах до широчайшего масштаба – это и отличает новые технологии от прежних. Появляется возможность греть асфальт и ранней весной, и поздней осенью до самого снега (что недостижимо сейчас) - всё зависит от вкладываемой мощности в индуктор впереди катка.

Есть ещё одно уникальное применение нанотехнологий с крайне неожиданными последствиями, о котором даже трудно догадаться.

В силу исторических обстоятельств последние двадцать лет население Севера России и Сибири начинает усиленно таять. Ежегодно с лица земли исчезают сотни деревень, поля заросли сорняками и деревьями, бывшие покосные угодья вдоль рек давно исчезли. А, как известно, пустая земля без населения уже не страна, а пустырь, непригодный для жилья, тем более что эти края суровые по климату. Молодёжь вся уходит в города, «бабкам и дедам» не нужны коровы и другой скот для кормления внуков, поскольку их нет, - на хлеб хватает и ладно. Едва сохранившееся производство в тех краях держится на выездных бригадах с городов, что требует большие затраты на самолёты.  Думается, что «дальше ехать некуда».

Выход из создавшегося положения есть, и очень своеобразный. С конца пятидесятых и до восьмидесятых годов было налажено самолетное сообщение между деревнями и сёлами, кругом летали «кукурузники» и население начинало оживать. Однако вздорожание бензина и потребность в строительстве небольших аэродромов оборвало этот почин, население разбежалось в города и сейчас строить заново аэродромы практически некому. К тому же молодёжь не поедет в старые развалившиеся деревни даже по принуждению, а для строительства новых домов с городскими условиями жизни необходимы домостроительные комбинаты с современным оборудованием. Тащить в каждую деревню комбинаты не разумно, а оживлять хотя бы сёла крайне необходимо. Да и современные комбинаты в городах в связи с кризисом стали вставать «на прикол» из-за прекращения строительства домов в городах, где и так перенаселение до предела. Выход только один – строить ультрасовременные небольшие дома в городах на комбинатах и перевозить их в сёла и деревни Севера и Сибири. Тогда молодёжь потянется к родным краям, и население может возобновиться. Однако по железной дороге  собранные дома,  оборудованные по последнему слову техники, не перевезёшь, по рекам, поскольку они текут поперёк страны, тем более, а самолетами и вертолётами - и мечтать нечего. Надо оживить выпуск дирижаблей, но не в том виде, как это делалось в тридцатые годы, а применить современные материалы и новейшие технологии, подобные электрореактивным двигателям. Здесь же применить, описанный выше, Тесла-генератор тока для питания электрореактивных двигателей, и Тесла-компрессор (опубликован в интернете),  предназначенный для регулирования давления несущего газа в оболочке (основанный тоже на нанотехнологиях), что позволяет при полётах полностью отказаться от балласта на дирижабле  в виде мешков с песком. И основное (что для российских дирижаблей очень кстати): эксперты нидерландской компании Heerlen разработали на основе нанотехнологий полиэтиленовую прочную ткань, которая может использоваться в изготовлении бронежилетов, поскольку прочнее стали в 15 раз. Пятимиллиметровая толщина ткани гарантирует целостность тела полицейского. Лос-анджелесская компания Аmerican Body Armor уже начала производство таких лёгких бронежилетов. Данный материал в сочетании с гелием, который является попутным при добыче топливного газа на скважинах, является отличным конструктивным элементом для оболочки дирижаблей, которые, благодаря такому сочетанию, становятся абсолютно безопасными в эксплуатации против тех, что работали в тридцатые годы.

Кадры в нашей стране для этого ещё есть, дирижаблестроители пытаются донести до общественного сознания свои разработки. Вполне реально создавать дирижабли грузоподъёмностью на 1000 – 2000 тонн, и они беспрепятственно, не спеша, повезут от бездействующих городских домостоительных комбинатов 4 – 6 квартирные дома на сотни и тысячи километров. При нашей тихой и морозной погоде это самый реальный вид транспорта для сообщений между деревнями и сёлами России. Здесь не надо строить протяженные дороги и аэродромы, достаточно рельсовых перекладин, за которые они будут цепляться якорями от лебёдок при причаливании. Постройка дирижаблей окупится буквально за год – полтора и будет давать постоянную прибыль от пассажирских перевозок населения. Рядовым людям на севере выгодно привозить телёночка или корову за 150 – 200 километров, - для дирижабля это составит копейки.

Ещё один значительный фактор для применения дирижабля с нанотехнологическими разработками – тушение обширных по территории лесных пожаров. В России с громадными лесными массивами это особенно актуально. Сейчас пожары пытаются тушить вертолётами и самолётами. Обычно вертолёт набирает с водоёма в подвешенный мешок несколько тонн воды и сбрасывает в пламя пожара с нижней горловины сразу всю массу, поскольку выливать постепенно невозможно. Вода, плюхнувшись почти вся разом о землю, разбрасывает головни горящего леса вокруг на 50 - 100 метров, что подчас усиливает пламя. У самолётов же наоборот. Из-за большой скорости вода из полости вся разбрызгивается – поскольку выдавливается потоком воздуха. В силу этого она часто не успевает даже долететь до земли и испаряется, что опять же неэффективно при тушении. Дирижабль же может спокойно подвести 1000 и более тонн воды, зависнуть в любой удобной точке пожарища и поливать брандспойтами – отдельными струями, которые хорошо дойдут в любое намеченное место. А пожаров у нас в лесной стране хватает. Каждое лето с ранней весны, когда население отжигает посевные площади и сенокосные угодья, и до осени, когда сжигают солому и другие отходы сельхозпродукции, - леса всё горят и горят и тушить некому.

Кроме того, пожарные дирижабли в зимнее время, не спеша, потихоньку, могут развозить в своём «чреве» сжиженный газ по деревням и сёлам нашей необъятной страны и сливать там, где это требуется. Этот фактор очень существенный, так как не надо строить протяжённые газотрубопроводные линии, а это колоссальная экономия средств по отношению к другим странам, которые обогнали нас в этом отношении. Они по-прежнему будут исправно ремонтировать свои трубопроводные газовые трассы, а нам это «не грозит».

Представленные здесь новые технологии невозможны без современных знаний на уровне атомного состояния, которое проявилось благодаря глубоким научным проработкам не одного поколения исследователей.

Вышеизложенное позволяет в России создать миллионы рабочих мест для населения, откроет новые направления в промышленности и сельском хозяйстве, страна опять может подняться на должный уровень в экономическом плане. Появляется свой определённый, именно Российский путь инновационного развития, в отличие от других стран.

И всё это надо сделать под девизом: «Вторая индустриализация России - для блага народа»

Используемая литература

1.Г. Грей.   Электроны и химическая связь.  М. Мир.  1967.

2.В.Ш. Паланкер.  Холодное горение. М. Наука. 1972.

3.Никола Тесла.  Лекции и статьи. Tecla Print.  M.  2003.

Инженер    Катаргин Рудольф Клавдиевич

Разместил статью: rudolf_38
Дата публикации:  10-07-2013, 02:59

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Катаргин Рудольф Клавдиевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!