УСКОРЕНИЕ ПОТОКА ВОДЫ В ПРОТЯЖЁННОЙ ГЕЛИКОИДНОЙ ТРУБЕ (ТРУБА-СУПЕРГЕЛИКОИД)

«...применение уже известных явлений на практике
вполне осуществимо и должно не просто принести пользу, а осуществить
революционный переворот в сфере транспортировки газов и жидкостей».

Франц Поппель,
Институт гигиены при Штутгартском технологическом университете,1952 г.

Содержание этой страницы кое-кому покажется довольно нахальным противоречием законам физики. Только ...всё-таки кто-то должен это первым сказать. Идеи австрийского изобретателя Виктора Шаубергера необычайно важны для конструкторов современных магистральных газопроводов, нефтепроводов, водоводов гидростанций и всех прочих видов трубопроводного транспорта. Но, эти идеи, порой, вступают в явное противоречие с классическими физическими законами. Любопытно, но закрутку(вращение) потока в трубах и трубопроводах до сих пор при расчётах никто даже не рассматривает как положительный эффект(???). Более того, известны патенты, которые прямо предлагают "спрямлять" рабочие потоки в трубах и трубопроводах. От этого, якобы, повышается производительность трубопроводного транспорта. Только так ли это на самом деле? Внимательно посмотрите, вдумайтесь и сделайте правильные выводы из этого любопытного видео :

АНОМАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ВИХРЯ ПРИ ЗАКРУТКЕ ВОДЫ В ТРУБЕ

На видео совершенно очевидно: при одинаковом сечении 2-х труб и одинаковом давлении рабочего тела в них получается совершенно разная скорость и расход жидкости в ламинарном и турбулентно-закрученном осевом потоке (геликоидное движение жидкости или газа). В этом сюжете общий расход воды(газа) в трубе с винтовым закрученным потоком будет явно выше (несмотря на то, что говорится в англоязычных комментариях к этому видео). Почему же это происходит? Рассмотрим некоторые рисунки Шаубергера. Я считаю, что в районе центральной оси вихря имеют место три ключевых момента:

1. Происходит прямое упорядочивание броуновского (теплового) движения жидкости или газа в жгуте вихря. Хаотичные векторы теплового движения молекул выстраиваются строго параллельно оси вращения. Точно пули или снаряды в стволе нарезного оружия (кстати, мне кажется, что тема "вращение пуль и снарядов" или "винтовое движение", "закрутка жидкости" требует своего развития, как отдельные главы классической физики, ведь именно благодаря осевому вращению, например, реальный боеприпас приобретает гораздо более высокую энергию, так называемую "мощность выстрела" и в конце концов закрученные пули и снаряды просто летят дальше!). Закрученные брёвна в патентах Шаубергера и снаряды в стволе орудия двигаются абсолютно по одним и тем же законам! В нашей "кручёной" трубе нет никаких нарушений законов механики - просто поток жидкости или газа при вращении в этой трубе становится гораздо более подвижным вдоль центральной оси и ...тоже словно летящий снаряд приобретает повышенную кинетическую энергию. Полная энергия тела - это сумма кинетической энергии поступательного движения плюс энергия вращения. Причём, по моему мнению, баланс этих двух энергий может изменяться в рамках этой общей(полной) энергии.

2. Центробежными силами прямо по центру создаётся зона разряжения, где бОльшая часть рабочего тела имеет наименьшее гидродинамическое сопротивление. Центральная ось вихря в трубе – зона аномального ускорения потока. Температура этого потока в центре при этом несколько уменьшается (по сути - это часть тепловой энергии потока используется на его самотранспортировку).

3. В разрезе трубы с водой центральная масса рабочего тела вращается совершенно аналогично подшипнику качения. Именно с ...шариками! Это фактически протяжённый цилиндр, который имеет минимальное трение со стенками как при вращении, так и при продвижении вглубь трубы. Пояснение абсолютно понятно при осмысливании нижеследующих двух рисунков:

Внутри трубы образуется протяжённый динамический спиральный виртуальный супергеликоид (предлагаю назвать этот объект именно так), по оси которого происходит аномальное увеличение кинетической энергии жидкости или газа. Подобный профиль трубы (так называемый геликоид) впервые описал и изготовил Виктор Шаубергер, обозначив его как "профиль, напоминающий форму рогов африканской антилопы Куду". Но можно найти и другие очень хорошие аналогии, например: винтовая лестница или канал ствола у нарезного оружия.

Россия и Китай в 2014 году подписали совместный газовый контракт и собираются строить грандиозный трансконтинентальный газопровод "Сила Сибири" (возможно присоединится Индия и Пакистан?). Почему бы при этом не учесть на этапе строительства совершенно простую техническую идею закрутки потока, резко уменьшающую гидродинамическое сопротивление газопровода? Хотя эта идея, конечно, будет полезна и для модернизации мега-проектов типа "Южный поток", "Турецкий поток" и пр., то есть практически для любого нового трансконтинентального газо-нефтепровода.

Итак, вот суть предложения, исключительно для Роснефти и Газпрома

. Простая, но невероятно эффективная идея закрутки потоков в трубе. Пока просто техническая.

Виктор Шаубергер ещё в далёкие 30-годы прошлого века получил Austrian Patent # 134,543 ( August 25, 1933 ). Этот патент на первый взгляд относится только к водной транспортировке брёвен, угля и руды (что разумеется очень и очень интересно), но в действительности этот проект буквально создан для уменьшения динамического сопротивления магистральных трубопроводов (нефтяных, газовых и даже водоводов ГЭС!). Закручивание потока вдоль центральной оси при помощи элементарных вставок-«бабочек» или помещения внутри трубы "бесконечной" завитой пружины (по сути дела - создание динамического виртуального супергеликоида) способно существенно уменьшить энергетические затраты на перемещение содержимого у любой транспортной трубы. Затраты по модернизации транспортной трубы такими вставками-"бабочками" абсолютно минимальны. Но выгода колоссальна! Патент Шаубергера – вот практически готовое техническое решение для увеличения пропускной способности у любого трубопровода. По утверждению профессора гидродинамики Поппеля из Штутгарта (Германия), в результате его опытов, проведённых в 50-х годах прошлого века, в геликоидных трубах при некоторых режимах прокачки обычной воды, можно даже достигнуть "отрицательное" гидродинамическое сопротивление потока (посмотрите график ниже). В настоящий момент бОльшая часть производимой энергии в мире используется именно на прокачку нефте-газопродуктов (точнее говоря, на энергообеспечение компрессорных станций трубопроводного транспорта). Уменьшение этих энергозатрат по магистральной транспортировке пусть даже всего на несколько процентов может иметь просто огромное значение.

Основные параметры, связанные с эксплуатацией современного трансконтинентального газопровода высокого давления примерно таковы : диаметр транспортной трубы до 1420 мм, толщина стенок порядка 18 мм, труба рассчитана на потенциальное давление в 75 атмосфер, скорость транспортируемого газа до 90 км/час, температура газа после компрессора повышается где-то на 20 градусов, стандартное расстояние между компрессорными станциями 100-200 км. При установке внутри сегментов газопровода закручивающих вставок-"бабочек" (обеспечивающих закрутку внутреннего винта примерно 1:6), можно достигнуть угловую скорость осевого вращения транспортируемого газа до 300 оборотов/минуту. Это совсем немало. Центробежными силами обеспечивается протяжённый центральный осевой канал с пониженным давлением и динамическим сопротивлением ("виртуальный супер-геликоид"). Этот же самый эффект можно добиться и при помощи обычной спирали, вставленной внутрь трубы. На фотографии ниже - современная стандартная труба газопровода высокого давления. Только её конструкция пока несовершенна... Для резкого повышения эффективности трубопровода необходимо любым способом организовать осевую закрутку потока. Труба-супергеликоид - это и есть наиболее эффективное средство транспортировки. И наконец - совершенно "крамольная" идея: при трубопроводной транспортировке надо не закачивать газ на вход трубы, а откачивать газ из выхода трубы - это гораздо выгоднее с энергетической точки зрения! Но пока об этом попозже...

В более глобальном смысле : воронка (вихрь) - это естественное винтовое движение абсолютно для любой среды, для любых физических объектов, для любых масштабов от атома до вселенной.

Нагляднее всего такое винтовое движение демонстрируется именно вот так - как полёт кометы в межзвёздном пространстве, то есть это сумма поступательного и вращательного движения! Подобное утверждение, очевидно, справедливо в самых разных масштабах: от элементарной частицы и вплоть до движения галактик. Кстати, и трансконтинентальный газопровод тоже находится где-то в этом диапазоне

. А вот ниже видео моего собственного скромного, но вполне удачного опыта, подтверждающего всё вышесказанное:

АНОМАЛЬНОЕ УСКОРЕНИЕ ЗАКРУЧЕННОГО ПОТОКА В ТРУБКЕ С ВОДОЙ (ТРУБКА-ГЕЛИЕОИД)

Моё видео - это практическая проверка достоверности австрийского патента Виктора Шаубергера # 134,543. В этом сюжете демонстрируется эффект разницы в расходе воды из водопроводной сети у обычной трубки и самодельной трубки-супергеликоида (на видео эта трубка справа и помечена стрелкой). Применены два совершенно одинаковых гофрированных шланга длиной по 5 метров, диаметром 1 дюйм. Через стандартный дюймовый водопроводный тройник обе трубки подключены к смесителю в ванной. Попутно был найден альтернативный способ изготовления геликоида Шаубергера буквально примитивным способом

: в трубку со стрелкой по всей её длине вставлена спираль из металлической проволоки (у меня получился шаг спирали примерно в 15 см). Практически повторена конструкция видеоролика в самом начале страницы. В итоге вывод всё тот же: при подаче напора воды на контрольном видео в трубке со стрелкой закрученный по оси поток получился примерно на 25% быстрее (рискну заявить, что по некоторым данным расход трубы в закрученном потоке может быть до 2-х раз больше незакрученного). Эффект от закрутки есть всегда, но сильно зависит от диаметра трубы, сечения и шага спирали, вязкости рабочего тела, скорости, температуры и давления. Точный расчёт трубы-геликоида очень и очень непрост, но ...моделируется геликоид довольно легко. Изготовить геликоид любой длины проще некуда! Итак: поясняю:

Два самых простых способа закрутки жидкости внутри трубы (так называемые "спираль" и "бабочка")

Имеется достаточно много способов закрутки рабочих потоков. Я решил попробовать один из самых простых (самодельная металлическая спираль вставлена внутрь обычного гофрированного шланга). В результате получилась легко изготавливаемая

Это фото внутреннего устройства трубки со стрелкой из моего видео. Хорошо видна сама спираль внутри гофрированного шланга. Закрутка потока происходит идеально. Фактически вот так элементарно просто, без лишних технологических приёмов можно изготовить геликоид любой требуемой закрутки и длины. Посмотрите на рисунок ниже: примерно так, на принципах Шаубергера, по-моему мнению, должен выглядеть изнутри рационально сконструированный магистральный газо- или нефтепровод. Или ...водовод крупной ГЭС !

При осевом закручивании жидкости или газа в трубе существенно повышается главная характеристика трубы, а именно её РАСХОД.

Странно, что это совершенно очевидное обстоятельство заметили только несколько учёных за всю (!) историю трубопроводного транспорта.

И всё-таки редкие интуитивные случаи применения подобного решения существуют (дымовая труба с повышенной тягой в пригороде Санкт-Петербурга):

В Интернете нашёлся очень интересный патент . Правда авторы явно поскромничали с возможностью применения этого изобретения, - оно заявлено всего лишь как оригинальная "смазка" для транспортировки водо-нефтяной смеси в трубе. С моей точки зрения ареал применения этого патента гораздо шире, скажу прямо - это открытие(!), буквально раскрывающее глаза на природу полной энергии движущихся тел. И тем не менее очень полезно ознакомиться с оригиналом (ниже - это ссылка на упомянутый патент):

Патент на устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе (РФ № 2285198 от 10.10.2006).

Голованчиков Александр Борисович (RU), Ильина Людмила Александровна (RU), Ильин Александр Валентинович (RU), Дулькина Наталья Александровна (RU), Дулькин Александр Борисович (RU), Каращук Данила Сергеевич (RU)

Изобретение относится к устройствам, снижающим гидравлическое сопротивление при перекачивании жидкостей по трубопроводу, и может найти применение при гидротранспорте нефти, масел, жидких продуктов нефтепереработки в химической и нефтехимической промышленности. Техническим результатом является упрощение конструкции и облегчение ее эксплуатации. Устройство для уменьшения гидравлических потерь в трубопроводе включает средство для закручивания потока жидкости, выполненное из проволоки в виде цилиндрической пружины с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру трубы, и шагом витка, определяемым по формуле

, где

- шаг витка, м; - скорость движения жидкости, м/с; D - внутренний диаметр трубопровода, м; g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с².

Мне кажется, нужно рассматривать этот патент гораздо шире! Простая идея закрутки потока может оказаться ключевой при проектировании любого трубопроводного транспорта! Во-первых, это прямое увеличение пропускной способности газопровода, нефтепровода, пульпопровода, водовода ГЭС, водопровода и даже у дымовой трубы. Во-вторых, это значительное увеличение полной кинетической энергии потока в трубе. В-третьих, при некоторых режимах прокачки, энергетические затраты на транспортировку рабочего тела могут оказаться не просто гораздо меньше, а ...нулевыми. Эта тема явно требует дальнейшего развития, но транспортные трубы, совершенно точно, надо конструировать совершенно по-другому!

Имеются довольно яркие аналогии осевой закрутки в гидравлике и механике:

Полистал по данной теме Интернет. Очень и очень любопытно. Оказывается, этот эффект от закручивания потока жидкости зарегистрирован в общем не так уж и давно, и зарегистрирован как ...открытие (!) , правда, с моей точки зрения, основной акцент сделан не совсем в нужном направлении. Вот этот документ:

Невольно возникает простой вопрос: а почему же этот эффект не используется так, как предлагается мною на этой странице? То, что внутри вихрей ускоряются центральные потоки, подтверждают буквально все исследователи вихря. Но неужели осевое вращение никто не догадался применить к реальной протяжённой трубе или водоводу? Удивительно, но, видимо, это именно так! Методы, комментируемые на данной странице, - это в частности эффективная и наиболее логическая организация водоводов для правильной(!) подачи воды из водохранилища к гидротурбинам гидроэлектростанций. Если доверять материалам гидро-аэродинамиков А.Я. Миловича и Н.Е. Жуковского (а этим работам уже более 100 лет!) , то при винтовой закрутке потока воды кинетическую энергию реального водного потока можно увеличить примерно до 2-х раз, а значит и высоту плотины можно уменьшить в 2 раза, при сохранении той же мощности электроагрегатов. Можно прямо сказать, что подвод воды у всех(!) традиционно построенных ГЭС ...недостаточно совершенен по своей конструкции изначально (фактически налицо потери в 50%). Получается, что площади водохранилищ всех современных ГЭС совершенно неоправданно велики. И всё это произошло только потому, что в водоводах существующих всех существующих гидростанций элементарно не хватает винтовой (спиральной) закрутки потока :

Правильная конструкция должна выглядеть вот так! Спиральная закрутка в водоводах нужна обязательно!

Отсутствие винтовой закрутки в водоводах всех(!) ГЭС - это явная недоработка конструкторов. Винтовая (геликоидная) закрутка в водоводах - вот кардинальное увеличение мощности потоков (теоретически до 2-х раз!) при подводе воды к агрегатам гидроэлектростанций. Не надо конструкторам труб бояться нарушения ламинарности потока и всеми силами стремиться избежать якобы вредного вихревого(турбулентного) "срыва потока". Не надо "бороться с турбулентностью", а совсем даже наоборот - нужно её добиваться, структурировать и использовать! Центробежные силы при вихревой осевой закрутке воды в трубе обеспечивают протяжённый канал с итоговым повышенным расходом (мощностью) потока.

По сути дела самое "правильное" толкование процессов в водоводах иллюстрируется как изображено ниже, легко объясняет причины аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, но об этом будет разговор позже и на других страницах сайта:

СТРУКТУРА ТЕЧЕНИЯ ВОДНОГО ПОТОКА
В ВОДОВОДЕ БЕЗ ЗАКРУТКИ И В ВОДОВОДЕ С ВИНТОВОЙ ЗАКРУТКОЙ

Звучит, конечно, как неслыханное кощунство, но ...основные классические законы Ньютона (причём все три!) - это довольно частные, неполные случаи, потому что в них не учтено возможное вращение тел. Полная кинетическая энергия для физического тела (а также мощность), согласно научным работам выдающихся русских учёных А.Я. Миловича и Н.Е. Жуковского, на самом деле может быть гораздо выше, чем принято считать традиционно и равна сумме от поступательного движения и осевого вращения материального тела, а это обстоятельство весьма существенно корректирует фундаментальные законы великого англичанина. Тогда 1-й закон Ньютона может выглядеть вот так (корректировка выделена красным):

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя, или равномерного прямолинейного движения, или в состоянии постоянного вращения (вращение планеты), или равномерного поступательного и вращательного движения одновременно (комета в полёте).

В качестве наглядного примера для пояснения 1-го закона Ньютона часто приводится движение хоккейной шайбы, равномерно скользящей по поверхности льда. Но в реальности, более точный пример, нужен совсем другой, - это вращающийся метеорит (и даже галактика!), продвигаюшиеся в бесконечном межзвёздном пространстве. Очевидно, что и 2-й и 3-й законы Ньютона также должны быть переформулированы с некоторыми очень и очень существенными корректировками...

В этой статье вывод таков: идея о комбинировании поступательно и вращательного движения для жидкости и газа очень эффективна и эта идея уже сейчас полностью применима для широкого использования в любых разновидностях современного трубопроводного транспорта. Центральная часть у вихря всегда ускоряется. Австрийский учёный Виктор Шаубергер смог практически доказать это совершенно "убойным" способом: сплавом тяжёлых вращающихся брёвен в водном потоке! При этом в смонтированных лотках буквально пулей пролетали закрученные брёвна из лиственницы, которые даже в принципе не могут плавать!

1. БЕЗ УЧЁТА ВРАЩЕНИЯ ПОЛНОЕ ДВИЖЕНИЕ ЛЮБОГО МАТЕРИАЛЬНОГО ТЕЛА ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ НЕДОСТАТОЧНО.

2. ОСЕВАЯ (ГЕЛИКОИДНАЯ) ЗАКРУТКА ПОТОКА ЖИДКОСТИ В ТРУБЕ ВСЕГДА УВЕЛИЧИВАЕТ ЕЁ РАСХОД.

3. ЗАКРУЧЕННЫЙ В СТВОЛЕ СНАРЯД ВСЕГДА ЛЕТИТ БЫСТРЕЕ И ДАЛЬШЕ.

А теперь попробую подтвердить вышесказанное абсолютно простыми доказательствами. Есть довольно известные фото так называемых "воронок Шаубергера", например:

Попробуем эффекты у этой воронки модернизировать. И начнём вот с этого немного похожего известного опыта (так называемый "ТОРНАДО В БУТЫЛКЕ"(ссылка), этих видео довольно много на youtube.com ). Мне и самому очень нравится этот эксперимент:

Казалось бы простой водяной вихрь - что тут ещё можно дополнительно получить? Тысячи людей делали этот опыт. Не торопитесь. У меня есть любопытная модернизация устройства. Внутрь горлышка вставляется спираль-пружинка и всё становится гораздо интереснее! Обратите внимание - всего в моём видео, которое предлагается ниже, проведено 4 контрольных опыта-замера. 1-й и 2-й опыт - это закрутка воды против часовой стрелки (согласно закрутки спирали), 3-й и 4-й - это закрутка по часовой стрелке (против закрутки спирали). Вода в данном конкретном устройстве вытекает сверху вниз полностью только при закрутке против часовой стрелки! Секундомер, заранее приготовленный мною для точных замеров разницы скорости вытекания воды ...даже не пригодился. Центральная часть устройства - это по сути и есть маленький отрезок предлагаемого на этой странице трубы "супер-геликоида". Закрученный (в "нужном" направлении) поток воды в нём вытекает гораздо быстрее закрученного в "неверном" направлении. Эффект весьма просто проверить любому желающему

ЭФФЕКТ УВЕЛИЧЕНИЯ РАСХОДА ТРУБЫ ПРИ ОСЕВОЙ ЗАКРУТКЕ

На видео демонстрируется вихревой способ структуризации энергии и ускорения(!) потока воды в маленьком отрезке трубы. Обращайте каждый раз внимание на направление закрутки воды, но в итоге - это демонстрация эффекта увеличения расхода трубы без привлечения сторонней энергии. Это пригодно для любого протяжённого трубопровода. Образно говоря, предлагаю поместить бесконечный искусственный торнадо в протяжённую трубу.

На основании своих простых, легко воспроизводимых опытов, а также на основании теорий Миловича и Жуковского, я считаю, что основополагающие принципы трубопроводного транспорта могут быть очень и очень существенно скорректированы.