Спустя век после получения патента безлопастная турбина Николы Теслы обретает вторую жизнь — теперь в промышленных трубопроводах. Инженеры адаптировали конструкцию 1913 года, чтобы утилизировать «паразитное» статическое электричество.
По данным, технология позволяет не просто генерировать ток, но и попутно очищать воздух в пневмомагистралях, не требуя при этом ни грамма дополнительного топлива.
Читайте: Техника на грани – 5 самых странных механизмов в истории человечества
Старая физика и новые материалы
Здесь нет привычных лопаток, о которые разбивается поток, как в классических турбинах.
Разработка использует эффект пограничного слоя: газ буквально «вязнет» на гладких дисках ротора и, за счёт сил вязкого трения, раскручивает их. В современной инкарнации к чистой механике добавили трибоэлектрический эффект — то самое накопление заряда при контакте разнородных материалов.
Интегрируется устройство прямо в существующие системы — компрессоры или пневмоприводы.
Представьте: воздушный поток несётся со скоростью 300 м/с, раскручивая покрытые спецсоставом диски до 8 с лишним тысяч оборотов в минуту (8472, если быть точным). Никаких посторонних частиц в поток вводить не нужно — система опирается исключительно на аэродинамику и свойства материалов.
Почему турбина Теслы не взлетела 100 лет назад
Сам изобретатель называл эту турбину своим самым элегантным творением, но рынок начала XX века решил иначе.
Гонку выиграли традиционные лопастные агрегаты Парсонса. Идея разбилась о «материаловедческий тупик».
Проблема металлов – сталь тех лет просто не справлялась с требованиями конструкции. Чтобы получить высокий КПД, диски нужно было делать тонкими, ставить их вплотную друг к другу и вращать на огромных скоростях.
Металл не выдерживал сочетания температур и центробежной силы — диски начинали «плыть», деформировались, и установка шла в разнос.
В задачах большой энергетики — на ТЭЦ или ГЭС — классические лопасти гораздо эффективнее переводили энергию пара в механическую работу, что и определило выбор инженеров на столетие вперёд.
Почему технология вернулась
Сегодняшний ренессанс патента 1913 года обусловлен сменой материалов и появлением новых инженерных задач.
Композиты, как углеволокно и кевлар позволили создать жёсткие диски, которые сохраняют форму даже на сверхвысоких оборотах. Оказалось, турбина Теслы идеальна там, где лопастные быстро выходят из строя: при работе с «грязными» средами, смесями жидкости и газа или абразивом.
Ломаться в гладких дисках особо нечему. А в нынешнем кейсе исследователи использовали ещё одну особенность конструкции — большую площадь поверхности дисков, которая стала идеальным «сборщиком» статического заряда.
Энергетические показатели и безопасность
Здесь стоит сделать оговорку: в исходном отчёте фигурирует сила тока в 2,5 А, но для трибоэлектрических генераторов цифра выглядит аномально высокой; скорее всего, речь о кратковременном импульсе, поэтому к параметру пока стоит, относиться с осторожностью.
Куда интереснее побочный эффект технологии — её «двойное назначение».
Высокое напряжение ионизирует воздух, что помогает осаживать пыль и собирать влагу. Получается, мы не только генерируем энергию, но и убираем из труб статику — главную причину искр и взрывов пылевоздушных смесей на опасных производствах.
Перспективы внедрения
Эксперты видят за разработкой будущее в автопроме и на роботизированных линиях — везде, где активно используется пневматика.
Конечно, завод этим не запитаешь, но энергии хватит, чтобы сделать автономными тысячи датчиков IoT и систем мониторинга. Сбор «мусорной» энергии трения воздуха снимает нагрузку с основных сетей и избавляет от лишних проводов.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU