VOX INVENTICA

Conţinut
Configuraţii polifazate de câmp
Armă pentru şocuri electrice
Glonţ cu efect sonor
Conductă termoizolantă
Elice cu propulsie reactivă
Instalaţie de fuziune nucleară
Mijloc de transport ultrarapid


                                                                                        Stimaţi cititori,
În emisiunea “Armele viitorului” de pe Discovery din 19.12.2009  au fost prezentate  cercetările americane referitoare la tunul electromagnetic, considerat extrem de eficient de către specialişti.  Menţionez că variante constructive pentru lansatoare electromagnetice sunt descrise  în CBI nr.92-01446,  înregistrată la OSIM încă din anul 1992, însă autorităţile române au rămas impasibile. Vasile Tudor, 20.12.2009.

                                                                           Sub semnul întrebării
În brevetul de invenţie RO 119969 este prezentată  o conductă termoizolantă care se aplică în tehnica actuală la panourile solare fără ca autorul să fie măcar menţionat... 

                                                                            Elice cu propulsie reactivă
Invenţia se referă la o elice cu propulsie reactivă,  care se poate utiliza la elicoptere dar şi la avione sau chiar la noi variate costructive pentru mijloace aeronautice de transport de mare viteză.
În brevetul JP 3189294 este prezentat un elicopter la care forţa de tracţiune şi portanţa sunt asigurate de aripi rotative prevăzute la extremităţi cu rachete, la care se adaugă un motor principal care acţionează atât compresorul de aer pentru rachete cât şi o elice pentru generarea forţei suplimentare de propulsie, însă aparatul de zbor  are o schemă constructivă relativ complexă. O soluţie tehnică mai simplă este prezentată în brevetul EP 1375864 unde forţa de tracţiune şi portanţa pentru aparatul de zbor sunt asigurate de  un ansamblu rotor prevăzut cu motoare sau cu camere pentru detonarea amestecului de combustibil şi aer, însă modul de exploatare în pulsuri implică şocuri mecanice puternice care afectează siguranţa şi durata de funcţionare.
Inveţia elimină aceste dezavantaje, prin aceea că elicea cu propulsie reactivă este este prevăzută cu motoare statoreactoare, care sunt sunt cele mai simple motoare reactive cu regim continuu de funţionare, fără şocuri mecanice, alcătuite în principal numai din difuzor, cameră de ardere şi ajutaj Laval. Pentru puteri similare, masa unui statoreactor, care preia aerul din atmosferă prin difuzor şi este  alimentat cu  combustibil lichid dintr-un rezervor separat, este mult mai mică decât masa unui motor rachetă care include o cantitate considerabilă de combustibil pentru parcurgerea unei distanţe mari de către aeronavă.. Spre deosebire de pulsoreactoare, care au piese în mişcare şi funcţionare în impulsuri succesive,  statoreactoarele se caracterizează printr-un regim termic ridicat iar forţa de propulsie reactivă poate atinge valori foarte mari. Utilizarea motoarelor statoreactoare în industria aeronautică a fost limitată de imposibilitatea funcţionării acestora la punct fix, find necesar un motor suplimentar pentru aducerea aeronavelor în regimul optim de zbor. Acest impediment este înlăturat prin dispunerea motoarelor statoreactoare pe palele unei elice, care asigură cuplul motor  pentru admisia prin difuzor a unui debit de aer chiar şi atunci când aeronava staţionează iar plafonul de zbor nu mai depinde de viteza de deplasare în condiţiile scăderii cu înălţimea a densităţii atmosferei. Ansamblul format din elice şi statoreactoare generează forţa de tracţiune şi portanţa care compensează rezistenţa la înaintare şi greutatea, dar şi efectul giroscopic necesar pentru stabilizarea pe traiectorie a aparatelor de zbor. Problema tehnică pe care o rezolvă invenţia constă  în realizarea unui ansamblul format din elice şi statoreactoare care asigură cuplul motor, forţa de tracţiune, portanţa, stabilitatea şi manevrabilitatea deosebită a  aeronavelor în diverse condiţii de zbor. Prin aplicarea invenţiei se obţin următoarele avantaje :
-siguranţă şi durată mari de funcţionare, datorită simplităţii constructive, funcţionării continue şi masei relativ reduse a statoreactorului;
-solicitarea mecanică a palelor elicei mai redusă faţă de alte motoare reactive;
-mevrabilitate uşoară şi viteze mari de deplasare a aparatelor de zbor ;
-funcţionarea statoreactoarelor chiar şi la punct fix ;
-reducerea considerabilă a cuplului de reacţiune existent la elicopterele actuale prevăzute cu motoare termice, care determină o rotaţie inversă a aparatului–efect compensat prin utilizarea a două elice portante care se rotesc în sensuri contrare sau prin montarea unei elice anticuplu la partea terminală a fuselajului ;
-stabilitate mare pe traiectorie a aparatelor de zbor, datorită efectului giroscopic considerabil al elicelor cu propulsie reactivă .
Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenţiei, în legătură cu figurile 1 şi 2, care reprezintă:
-fig.1, secţiune cu vedere a unei elice cu propulsie reactivă ;
-fig.2, profilul palelor elicei.
Elicea cu propulsie reactivă se compune, în principal, din palele 3 şi 4, montate pe axul cu butuc 7, precum şi din statoreactoarele 1 şi 2, dispuse la distanţe egale faţă de axa de rotaţie. Statoreactoarele 1 şi 2 sunt prevăzute la capete cu difuzoare şi ajutaje Laval – D₁, A₁, respectiv D₂, A₂ - având camerele de ardere racordate la rezervorul de combustibil  lichid prin canalul longitudinal 6 şi unul similar practicat în pala 4 a elicei, precum şi prin canalul median 5 al axului cu butuc.
Pentru a permite mişcarea de rotaţie, axul cu butuc al elicei cu propulsie reactivă este asamblat pe conducta rezervorului de combustibil prin intermediul unui cuplaj mecanic. Circularea forţată a combustibilului lichid se realizează cu ajutorul unei pompe, iar pentru reglarea debitului se utilizează robinete cu ventil sau cu clapetă, acţionate manual sau prin intermediul  unor sisteme electrice, hidraulice sau pneumatice, cunoscute în tehnica actuală, fără să mai fie necesare precizări suplimentare.
Parametrii de funcţionare ai aparatului de zbor sunt stabiliţi de către pilot de la tabloul de bord cu ajutorul unor mecanisme şi dispozitive de comandă şi control.
Elicea cu propulsie reactivă este prevăzută cu două sau chiar cu mai multe pale dispuse regulat în jurul axei de rotaţie. Palele elicei au un profil special, prezentat în figura 2, caracterizat printr-o rezistenţă la înaintare mică, însă forţa aerodinamică este suficient de mare pentru a asigura deplasarea aparatului de zbor. Componentele  forţei aerodinamice depind de mai mulţi parametrii- forma şi dimensiunile elicei, unghiul de atac, viteza unghiulară, densitatea  aerului.
În general, palele elicei au bordul de atac rotunjit, spre deosebire de bordul de fugă care este ascuţit, iar suprafeţele active au curburi diferite pentru a asigura diferenţe de viteză, şi implicit de presiune, ale straturilor de aer din apropiere . Rezultanta forţelor de presiune exercitate pe palele elicei aflate în mişcare de rotaţie asigură, la turaţii mari, forţa de tracţiune pentru deplasarea aeronavelor şi chiar forţa de sustentaţie la elicoptere, însă portanţa la avioane este datorată aripilor. Spre deosebire de avioane, elicea elicopterelor are palele montate pe axul cu butuc prin articulaţii, fiind prevăzută cu un platou de variaţie ciclică a pasului, cu disc pendular, care permite efectuarea mişcărilor de bătaie şi bascularea înainte, elemente care nu au mai fost redate în figura 1, pentru simplificarea desenului, fiind cunoscute la nivelul tehnicii actuale . În timpul mişcării de rotaţie, palele elicei sunt supuse în special unor solicitări centrifugale, cele de încovoiere sau de torsiune au valori mult mai reduse.
Elicea cu propulsie reactivă poate fi adaptată şi pentru funcţionarea în apă sau în mediu extrem de rarefiat, prin alimentarea  motoarelor reactive 1 şi 2, cu combustibil şi oxidant în stare lichidă, stocate în rezervoare distincte, caz în care difuzoarele D₁ şi D₂ nu mai sunt necesare .
Modul de funcţionare a elicei cu propulsie reactivă este realativ simplu.  Prin injecţia combustibilului în camerele de ardere ale statoreactoarelor  şi aprinderea acestuia cu ajutorul unor bujii electrice, se degajă prin ardere o mare cantitate de gaze, a căror presiune poate depăşi 100 at la temperaturi de circa 1500-2000 ⁰C. Alimentarea cu aer a camerelor de ardere se face prin difuzoarele D₁ şi D₂, iar jeturile de gaze, evacuate cu viteze supersonice prin ajutajele Laval A₁ şi A₂, asigură forţele reactive care produc cuplul motor pentru punerea în mişcare de rotaţie a elicei. Forţele reactive de propulsie sunt orientate în sens contrar cu vitezele de evacuare a gazelor de ardere, fiind explicate teoretic pe baza principiului acţiunilor reciproce şi a teoremei de conservare a impulsului mecanic . Statoreactoarele 1 şi 2 pot  utiliza diverşi combustibili lichizi, ca de exemplu kerosenul. Elicea cu propulsie reactivă poate fi adaptată şi pentru funcţionarea în apă sau în mediu extrem de rarefiat, prin alimentarea  motoarelor reactive 1 şi 2, cu combustibil şi oxidant în stare lichidă, stocate în rezervoare distincte, caz în care difuzoarele D₁ şi D₂ nu mai sunt necesare . Elicea cu propulsie reactivă este deosebit de eficientă chiar şi la dimensiuni relativ mici, deoarece poate atinge turaţii foarte mari, iar la portanţa datorată palelor elicei se adaugă componenta verticală a forţei reactive, forţa rezultantă fiind suficientă pentru a compensa greutatea  destul de mare a unui aparat de zbor. Pe de altă parte, mecanismul de reglare a turaţiei este simplu – prin modificarea debitului de combustibil care ajunge în camerele de ardere ale statoreactoarelor. Aceste calităţi deosebite permit utilizarea elicei cu propulsie reactivă  la aparate ultraperformante de zbor, de la configuraţiile structurale cunoscute în prezent  la noi variante constructive de tip lenticular sau personalizat, cu un înalt grad de manevrabilitate, dar şi o bună stabilitate pe traiectorie, datorită efectului giroscopic. Pentru fabricarea aparatelor de zbor se pot folosi metale dar şi materiale compozite care absorb undele electromagnetice.  Aparatele de zbor cu  dimensiuni mici, pot fi utilizate eficient în domeniul civil, dar mai ales în domeniul militar, deoarece, pe lângă gradul înalt de manevrabilitate la înălţimi joase, sunt greu de detectat de către radar şi dificil de lovit cu proiectile sau rachete. Există diverse variante constructive pentru elicea cu propulsie reactivă care se deosebesc prin forma, dimensiunile, modul de dispunere şi natura materialelor din care sunt realizate părţile componente. Tudor vasile, protelisav@yahoo.com .

                                                                      Instalaţie de fuziune nucleară

Imperativele societăţii contemporane - criza energetică şi de materii prime, dezechilibre ecologice, nevoia schimbării modului de acţiune umană - solicită direcţii noi în câmpul cercetării aplicative, pentru a preveni şocul viitorului.
În prezent procesul de fuziune nucleară nu este controlat eficient, deoarece în instalaţiile pilot actuale  se utilizează capcane magnetostatice pentru confinarea plasmei. Un nou mod de abordare presupune trecerea la configuraţii polifazate de câmp pentru confinarea, accelerarea şi încălzirea plasmei în capcane electrodinamice.
În figura 1 este prezentată schema desfăşurată a unei înfăşurări elicoidale trifazate care permite accelerarea particulelor electrice pe traiectorii controlate.
Interesul crescut pentru studiul plasmei s-a materializat în diverse instalaţii pilot bazate pe pinch linear (Columbus, Scylla, de plasmă focalizată tip Mather), pinch toroidal ( Alfa, Zeta, Tokamak), capcane magnetice(Ixion, Ogra, DCX, Astron, Stellarator),  confinare ierţială(Janus, Argus, Shiva). 
În principiu s-a conturat următorul tablou pentru realizarea în laborator a fuziunii termonucleare: plasma de deuteriu sau amestec de deuteriu-tritiu, cu un înalt grad de puritate, este confinată rapid într-o geometrie adecvată de câmp electromagnetic, pentru a se atinge în scurt timp parametrii limită impuşi de criteriul Lawson. Au existat şi propuneri pentru reactori hibrizi de fisiune-fuziune pentru amorsarea reacţiilor termonucleare.
Propun factorilor de decizie de la CERN sau din alte centre de cercetare aplicativă să analizeze o nouă soluţie tehnică, prezentată în figura 2,  pentru  confinarea, accelerarea şi încălzirea plasmei în capcane electrodinamice.
Instalaţia pentru fuziunea nucleară este  prevăzută cu  tuburile 22, 23 şi 24, care delimitează incinta 25 pentru descărcarea electrică în deuteriu şi tritiu, cămaşa 26 de litiu lichid, pentru răcire prin transfer a căldurii, precum şi incinta vidată 27, cu rol de izolare termică a suportului de ferită 28, pe care sunt dispuse înfăşurătorile  29, 30 şi 31 pentru  generarea câmpurilor de inducţie rotaţional, de ghidare axială, respectiv de accelerare şi confinare electrodinamică a plasmei, primele două fiind de tip circular în plan transversal iar ultima reprezintă o înfăşurare elicoidală  trifazată, conectată la surse electrice de mare intensitate. Suportul toroidal 28 joacă rolul unui transformator extrem de compact, având ca primar înfăşurarea 29, prin care se descarcă o baterie de condensatoare de mare capacitate, iar secundarul este reprezentat de plasma din incinta 25, în care se induce un curent axial deosebit de intens, care generează la rândul său un câmp magnetic poloidal de autoconfinare a plasmei la valori impuse de criteriul Lawson. Bobinele 30 sunt alimentate în curent continuu, pentru a genera un câmp magnetic vertical constant, perpendicular pe vectorii viteză ai particulelor electrice, pe care le  deviază pe traiectorii circulare sub acţiunea forţelor Lorentz . Înfăşurarea trifazată 31 este parcursă de curenţi electrici având componente, atât variabile cât şi continue, pentru a genera o capcană electrodinamică toroidală în care  se produce confinarea şi accelerarea globală a plasmei . Pentru simplificarea desenului, nu au mai fost reprezentate dispozitivele şi aparatele pentru reglare şi control ai parametrilor plasmei, referitori la temperatura de amorsare, densitate şi timp mediu de viaţă, care să satisfacă criteriul Lawson, pentru a se obţine un bilanţ energetic pozitiv. Să nu se uite că energia stelelor este de natură termonucleară, fiind cea mai răspândită în Univers şi reprezintă elementul cheie în devenirea materiei de la apariţia sa,  marcată de Bing Bang, spre veşnicie. Generarea elementelor chimice, constituenţii fundamentali ai substanţei, este posibilă doar în stele, la energia furnizată de reacţiile termonucleare. Rămâne o provocare pentru cercetătorii pasionaţi de creativitate, dar şi o mare responsabilitate,  să investească inteligenţă pentru proiectarea unor instalaţii pilot de fuziune nucleară, pentru a asigura în perspectivă o sursă nepoluantă de energie, practic inepuizabilă.  Merită tot efortul ca „focul stelar” să strălucească pe Terra. Dacă procesul de fuziune nucleară va fi controlat, atunci spectrul crizei energetice va rămâne o amintire tulburătoare a omenirii, consemnată în cărţile de istorie.  Tudor Vasile, 10. 01. 2009.

                                                    
                                                            Primeneşte-ţi  sufletul în frumuseţe!