100-годишно изобретение на Никола Тесла притежава нереализиран потенциал

Никола Тесла се превърна от недооценен гений в народен герой и изобретател, с който всеки съвременен инженер би искал да бъде асоцииран. Въпреки това неговите идеи са толкова разнообразни, че някои от тях остават слабо известни дори днес, включително т.нар. „клапан-тръба“, който използва вибрациите, за да изпомпва гориво или други течности. Сега ново изследване показва, че това негово изобретение, патентовано преди 101 години, определено притежава нереализиран потенциал.

Устройството, известно като Клапан на Тесла, използва поредица от взаимосвързани контури, за да позволява на течностите да се придвижват в една конкретна посока, като обратният теч е невъзможен. Клапанът-тръба не разполага с движещи се части и е много по-устойчив от стандартните изобретения от този тип. Оригиналният дизайн е вдъхновил множество имитации, като някои хора дори правят опит да подобрят творението на Тесла. В YouTube могат да бъдат видени и редица видео клипове, в които ентусиасти обясняват как работи. Изглежда обаче никой не е успял да осъзнае колко полезен всъщност би могъл да бъде този на пръв поглед простичък патент.

„Впечатляващо е, че това 100-годишно изобретение все още не е напълно разбрано дори и днес и би могло да намери приложение в съвременните технологии по начини, за които дори не сме подозирали“, коментира д-р Лейф Ристроф, доцент в Института по математически науки на Нюйоркския университет.

Ристорф оглавява поредица от експерименти, извършени върху прототип, създаден по оригиналния дизайн на Тесла. В рамките на тях изследователите се опитват да прекарат течности и в двете посоки при различни скорости и вискозитети (съпротивление на течността). В Nature Communications Ристорф и съавторите му пишат, че когато дебитите са ниски, няма разлика в съпротивлението при движението на течността и в двете посоки на поток. Над определена скорост обаче е почти невъзможно да се постигне обратен поток на течността. Нещо повече – при подходящото налягане е напълно възможно е да се постигнат и много по-високи скорости на потока.

[[{"fid":"374293","view_mode":"default","fields":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false},"link_text":null,"type":"media","field_deltas":{"1":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false}},"attributes":{"height":352,"width":1000,"class":"media-element file-default","data-delta":"1"}}]]

Ето как течността преминава през Клапана на Тесла от ляво надясно при ниски (а) и високи (b) скорости и от дясно наляво (т.е. наобратно) при ниски (c) и високи (d).  Източник: Nguyen et al./Nature Communications

Как се постига всичко това? Генерирането на турбулентност при обратна посока на притоците „запушва“ тръбата с вихри и подриващи течения, обяснява Ристоф. „Освен това турбулентността възниква при значително по-ниски скорости на потока, отколкото някога са били наблюдавани досега за тръби с по-стандартни форми - до 20 пъти по-ниска скорост от обикновената турбуленция в цилиндрична тръба или тръбопровод.“

Множество технологии функционират добре в среди, в които потокът е постоянен, но се провалят, когато се намесят различни осцилиращи сили. Ето защо много от иновативните идеи за овладяване на енергията на вятъра и вълните се провалят. Клапанът на Тесла работи тъкмо по обратния начин – той се представя по-добре в ситуации, когато течността през него преминава на тласъци. На практика той преобразува вариациите в постоянен поток.

„Според нас именно това е имал предвид Тесла за устройството, тъй като е мислил за аналогични операции с електрически токове – казва още Ристроф. - Всъщност той е известен най-вече с това, че е изобретил AC мотор, както и AC-DC преобразувател.“

[[{"fid":"374295","view_mode":"default","fields":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false},"link_text":null,"type":"media","field_deltas":{"2":{"format":"default","alignment":"","field_file_image_alt_text[und][0][value]":false,"field_file_image_title_text[und][0][value]":false}},"attributes":{"height":313,"width":1000,"class":"media-element file-default","data-delta":"2"}}]]

При по-ниски скорости течностите могат да преминават през Клапана на Тесла и в двете посоки. Съпротивлението обаче се увеличава, ако потокът е по-бърз. Източник: Nguyen et al/Nature Communications

Източник: Обекти