Насадок Н.А. Шестеренко

Является линейным аналогом описанного выше вихревого двигателя. Известен более 16 лет; имеются патенты, например, 2206409. Состоит из по­следовательно и соосно расположенных и герметично соединенных сопел: первого - сужающегося дозвукового, второго - расширяющегося сверхзвуко­вого, третьего - сужающегося и четвертого - расширяющегося сверхзвуково­го (есть варианты).

Второе критическое сечение больше первого. Насадок, после пуска от компрессора, работает автономно, прокачивая воздух. Использовался на вер­фи г. Николаев для очистки днища кораблей, в качестве вентилятора конди­ционеров. Расширение использования насадка сдерживается не столько его недостатками (большая шумность, неисследовательность характеристик и другие), сколько отсутствием внятного объяснения принципа действия и главного вопроса: откуда энергия? Традиционные, даже очень знающие, спе­циалисты не видят источника избыточной энергии и поэтому не верят в рабо­тоспособность насадка.

Принцип разгона звуковой волны, описанный ранее, позволяет дать это объяснение (в первом приближении). Сколько ни повышай давление перед первым критическим сечением, скорость газа в нем будет всегда звуковой и не более. Для того, чтобы подсасывался воздух из атмосферы, нужно умень­шить давление за критическим сечением с помощью расширяющегося сверх­звукового сопла. Однако, если на этом остановиться, то торможение выхо­дящего из сопла потока атмосферным давлением не позволит обеспечить ав­тономную работу насадка. Необходимо второе критическое сечение, которое так же, как и первое, запиралось бы второй звуковой скоростью и обеспечивало стабильный вакуум в расширяющемся сопле. Для этого после него ста­вят (второе) сужающееся сопло, оканчивающееся (вторым) критическим се­чением, за которым следует (второе, последнее) расширяющееся сопло.

Во втором сужающемся сопле малые (звуковые) возмущения давления в виде акустических волн со звуковой скоростью следуют от большего дав­ления на стенке) к меньшему - на оси потока. Волны давления, вызванные последовательной деформацией глобул молекул воздуха из-за изменения формы (сужающегося) сопла, сносятся текущим потоком ко второму крити­ческому сечению, где и останавливаются (как и в обычном первом). Здесь, в критическом сечении давление повышается не только за счет кинетической энергии потока при уменьшении его скорости, но и - за счет указанных зву­ковых волн, так как давление в них соответствует большему (на стенке). Это и есть избыточная энергия, получаемая, в конечном счете, от атмосферного давления внешней среды. Передача происходит путем электродинамического взаимодействия молекул (последовательно) наружного воздуха, затем моле­кул кристаллической решетки материала стенки, и, наконец, - молекул теку­щего в сопле потока газа. Как видно, срабатывается разность давлений: от атмосферного (вне насадка) и до самого меньшего - на оси потока. В этом усматривается четкая аналогия насадка Шестеренко с вихревым двигателем Потапова: срабатывание атмосферного давления.

Регулярно повторяющиеся частотные импульсы звуковых волн подтал­кивают поток газа к (второму) критическому сечению, нагнетают газ, созда­вая тем самым избыточное давление в критическом сечении, где скорости звука и потока равны друг другу. Движения звуковых волн от периферии к оси потока больше концентрируется в зонах с меньшими скоростями потока, то есть на периферии, так как часть более скоростного потока ближе к оси сносится, не успевая получить импульс. Импульсы волн по слою газа с близ­кими к нулю скоростями вдоль стенки достигают критического сечения с звуковой скоростью и давлением на фронте волны, соответствующим давле­нию на стенке, то есть - большему давлению. Причем давление на фронте волны в газе в несколько раз больше среднего давления на стенке. От каждой точки на стенке волны распространяются в виде сферических изоповерхно-стей, накладываясь друг на друга и двигаясь, как видно, в обе стороны по от­ношению к направлению потока. Встречная скорость потока увеличивает время достижения волной критического сечения, но все равно волна давле­ния приходит туда и заполняет все сечение. При этом встречный сверхзвуко­вой поток может так сносить звуковую волну, что она по нему не успеет пой­ти, но пойдет все равно по пристеночному пограничному слою с малой или близкой к дозвуковой и нулевой скорости и быстро (со своей скоростью зву­ка) доберется по этому слою или даже по кристаллической решетке стенки сопла до критического сечения.

Таким образом, звуковые волны движутся к критическому сечению с двух сторон: по и против потока. При увеличении или уменьшении давления газа до или после критического сечения давления приходящих к нему звуко­вых волн соответственно изменяются также с двух сторон взаимно компен­сируя друг друга и поддерживая в сечении точно звуковую скорость несмот­ря на какие-либо изменения параметров потока вне критического сечения. Взаимокомпенсация давления и обеспечивает явление запирания критиче­ского сечения, не позволяющее увеличивать в нем скорость выше звуковой как бы не менялись параметры газа вне этого сечения.

Отдельно еще раз отметим, что в коническом сходящемся сужающемся насадке происходит накачка энергии из внешней среды (атмосферы) в виде звуковых волн, движущихся к критическому сечению под действием разно­сти давлений в направлении к меньшему давлению на оси потока. Это явле­ние накачки энергией движущейся среды в коническом насадке понадобится нам при рассмотрении вопроса в следующем параграфе.

Е.И. Андреев 1.11.2007.