Реактор механической энергии РМЭ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реактор механической энергии РМЭ

Устройство. РМГ состоит из двух деталей: неподвижного корпуса и активатора (см. рис.1). в данном случае рассматривается вариант устройства стационарного реактора.

Неподвижный корпус - представляет собой полый цилиндр, с внутренним диаметром d0, который жёстко закреплён на фундаменте (показан условно). Внутри цилиндра имеется два виртуальных поршня, которые имеют форму витка спирали (витка резьбы гайки).

Активатор - представляет собой шнек (винт), ребро которого навито на тело переменного диаметра, соответственно, d1 и d2. При этом внешний диаметр ребра шнека, примерно равен внутреннему диаметру цилиндра d0. Та часть тела шнека, которая имеет больший диаметр, называется актуальным поршнем. Кроме этого, активатор снабжается внешним приводом (показан условно).

Сборка. В собранном положении, (см. рис. 2а), активатор располагается внутри цилиндра таким образом, что бы виртуальные поршни перекрывали межвитковое пространство шнека. При этом, внутри цилиндра образуется замкнутое пространство камеры сжатия V0, которое заполняется жидким рабочим телом.

Рабочий ход реактора осуществляется посредством поворота активатора за привод. При этом активатор перемещается из позиции рис. 2а в позицию рис. 2б, опираясь ребром шнека на виртуальные поршни, наподобие винта. В результате данного перемещения актуальный поршень переместится внутрь камеры сжатия, вследствие чего сократится объём камеры сжатия: V0 > V1. И, следовательно, реактор совершит работу против силы сжатия рабочего тела, которое расположено в камере сжатия.

Принцип работы. Чисто внешне, принцип работы реактора ни чем не отличается от принципа работы обычного поршневого механизма, в котором процесс сжатия рабочего тела происходит за счет перемещения поршня внутрь камеры сжатия. Тем не менее, однако, в данном случае принцип работы реактора отличается тем, что в процессе перемещения активатора, привод активатора затрачивает энергию только на работу по перемещению массы активатора, и не затрачивает энергию на работу против силы сжатия рабочего тела. Это положение объясняется конструкцией активатора, сущность которой состоит в том, что в данном случае - активатор не приемист к давлению рабочего тела. Т. е., по логике вещей, если в позиции рис. 2а, в камеру сжатия закачать жидкость под некоторым давлением, то давление жидкости должно бы вытолкнуть активатор из цилиндра, в направлении актуального поршня. Однако, в данном случае, при любом давлении жидкости, расположенной в камере сжатия, активатор будет находиться в состоянии динамического равновесия. И, следовательно, при перемещении активатора, его динамическое равновесие, по отношению к силам давления рабочего тела, будет сохраняться. Из чего следует, что в процессе перемещения - активатор не совершает работу против силы давления рабочего тела. И, поскольку это так, постольку, привод активатора, который перемещает актуальный поршень, не может затрачивать энергию на работу против силы сжатия рабочего тела.

В общем случае, с позиции физики, это положение можно пояснить следующим образом: в процессе рабочего хода, привод перемещает актуальный поршень в направлении оси вращения активатора, на расстояние s. И, следовательно, согласно основного уравнения динамики, работу, против силы сжатия рабочего тела, должна совершить торцевая поверхность актуального поршня:

где: WА - работа над рабочим телом, совершаемая актуальным поршнем; p - давление рабочего тела; S - площадь торцевой поверхности актуального поршня; s - перемещение активатора во внешнем пространстве. Однако, для процесса сжатия рабочего тела, необходимо определённое условие, которое обусловливается тем, что, для того чтобы торцевая поверхность актуального поршня могла совершить эффективную работу над рабочим телом, в процессе его перемещения должно измениться расстояние k, между торцевой поверхностью актуального поршня и противоположной ей поверхностью. Однако, из наглядности схемы, очевидно, что при перемещении активатора, данное расстояние k - остаётся постоянным: k = const. Т. е., здесь, надо полагать, что, несмотря на то, что актуальный поршень перемещается относительно внешнего пространства, по отношению к внутреннему пространству камеры сжатия - актуальный поршень остаётся неподвижным. В самом деле, для того чтобы выразить перемещение в основном уравнении динамики, мы должны записать его следующим образом:

,

где: s0 = 0 - протяжённость пути торцевой поверхности актуального поршня во внешнем пространстве, в позиции рис. 2а; s ? 0 - протяжённость пути торцевой поверхности актуального поршня во внешнем пространстве, при перемещении актуального поршня из позиции рис. 2а - в позицию рис. 2б. Т. е., в процессе перемещения системы, протяжённость пути изменяется, относительно некоторой точки отсчёта, которая существует во внешнем пространстве. Однако, если записать основное уравнение динамики для внутреннего пространства камеры сжатия, то, мы должны записать в уравнение величину k, которая остаётся постоянной:

,

где: k = 0 - в силу: k = const. Из чего следует, что работа, совершаемая торцевой поверхностью поршня, в процессе перемещения из позиции рис. 2а - в позицию рис. 2б, равна нулю:

Т.е., согласно основного уравнения динамики, в процессе перемещения активатора, торцевая поверхность актуального поршня не может совершать эффективную работу против силы сжатия рабочего тела. Откуда следует, что привод, который затрачивает энергию на перемещение актуального поршня, так же не может затрачивать энергию на работу против силы сжатия рабочего тела.

Далее. В изложенном выше было показано только то обстоятельство, что привод не может затрачивать энергию на работу против сил сжатия рабочего тела. Теперь же, я поясню, насколько это возможно в рамках теоретической механики, за счёт каких сил происходит процесс сжатия рабочего тела, и почему привод не затрачивает энергию на эту работу.

Не вдаваясь в геометрические особенности пространства камеры сжатия, подчеркну только то, что математический анализ указывает на то, что при перемещении активатора, все расстояния между противоположными поверхностями пространства камеры сжатия - остаются постоянными. Изменяется только одно расстояние h2, между внутренней поверхностью цилиндра и телом шнека (см. рис. 3аб). В самом деле, до перемещения активатора, (рис. 3а), поверхностью противоположной внутренней поверхности цилиндра, являлась поверхность тела шнека малого диаметра. Однако, после перемещения активатора в позицию рис. 3б, противоположной поверхностью цилиндра является боковая поверхность актуального поршня, который имеет больший диаметр. Т. обр., согласно основного уравнения динамики, в процессе перемещения активатора, внутри реактора была совершена работа против силы сжатия рабочего тела:

реактор механический энергия

Теперь, поясним, почему привод не затрачивает энергию на работу против силы сжатия рабочего тела. В этой связи обратим внимание на то, что вектор силы Fперемещения,, которая перемещает актуальный поршень, направлен вдоль оси (О) вращения активатора. А сила FQ, которая совершает работу против силы сжатия рабочего тела, приложенная к боковой поверхности тела шнека, направлена перпендикулярно оси О. И, очевидно, что по логике вещей, данные силы противодействуют друг другу. И, следовательно, исходя из третьего закона ньютона, эти силы имеют однозначную взаимосвязь: , где: б - угол относительного наклонения векторов данных сил. И, поскольку в данном случае угол б составляет девяносто градусов, данные силы не взаимосвязаны между собой:

И, следовательно, привод не может затрачивать энергию на изменение силы сжатия: . Что и требовалось показать.

В общем-то, в изложенном выше, я старался показать только то, что принцип работы реактора не противоречит основным законам физики. Кстати сказать, КПД реактора также меньше единицы. Т. е., в части КПД - принцип работы реактора также не противоречит основным положениям физики. Однако, в данном случае не затронут вопрос о том, откуда берётся энергия в камере сжатия реактора? К сожалению, этот вопрос относится к лингвистическому анализу, и выходит за рамки данного материала.

Что касается области применения РМЭ, то его различные модификации могут применяться, как самовозобновляемый источник механической энергии неограниченной мощности, в любой области техники. По существу, полезная мощность реактора, относительно его массы и габаритов, зависит от конструкторских возможностей.

Размещено на Allbest.ru