Раскрыт секрет работы "вечного" обратного клапана Николы Теслы

Исследователи из США выяснили, что обратный клапан, изобретенный Николой Теслой в 1916 году, способен неограниченно долго пропускать воду только в одном направлении из-за особого влияния турбулентности на потоки жидкости внутри него. Раскрытие принципов его работы поможет создать помпу на его основе, сообщила в понедельник пресс-служба Нью-Йоркского университета.

"Крайне удивительно то, что этому изобретению недавно исполнилось сто лет и при этом мы не до конца понимали то, как оно работает, и поэтому не знали, в каких областях науки и техники его можно применять. Теслу часто считают кудесником от мира электричества, однако его работы, связанные с управлением потоками жидкостей, оказались действительно передовыми", - заявил доцент Нью-Йоркского университета Лейф Ристоф, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Так называемый "клапан Теслы" представляет собой трубу необычной формы, которая содержит в себе множество ответвлений и боковых проходов, что делает ее похожей елочку и на извилистое течение реки с множеством поворотов и островов. Подобная структура, как обнаружил Тесла в 1916 году, заставляет жидкость течь только в одном направлении.

В отличие от других типов обратных клапанов, подобная конструкция не требует использования пружин, поршней и других механических компонентов, благодаря чему она может работать неограниченно долго, а для ее конструкции не требуется больших усилий. По этой причине, клапаны Тесла активно используются сегодня при создании микронасосов и прочих миниатюрных устройств, манипулирующих потоками жидкостей.

Секреты изобретателя

Как отмечает Ристоф, точные принципы работы этого устройства оставались загадкой для физиков и математиков до недавнего времени. Физики и математики из Нью-Йорка раскрыли механизм его работы, создав копию подобного клапана в своей лаборатории и проследив за тем, как через него движется вода при разных скоростях, давлениях и других параметрах потока.

Эти опыты, а также последующие теоретические расчеты, указали на то, что клапан Тесла ведет себя как своеобразный переключатель, чье состояние зависит от того, насколько высок уровень турбулентности жидкости внутри него. В том случае, если жидкость течет достаточно медленно и упорядоченным образом, изобретение Теслы почти не мешает ее движению, пропуская ее в обе стороны.

Если же этот показатель повышается до некой критической отметки, то клапан перестает пропускать воду в обратную сторону, что, как обнаружили Ристоф и его коллеги, было преимущественно связано с тем, как высокий уровень турбулентности влияет на движение воды в боковых каналах изобретения Теслы.

"Наши наблюдения показали, что турбулентность появляется внутри клапана значительно быстрее, чем в нормальных трубах любой формы, при скорости движения воды примерно в 20 раз меньше, чем это обычно происходит. Этот феномен позволяет очень гибко управлять потоками движения жидкостей, что имеет массу практических приложений", - пояснил Ристоф.

В частности, ученые предлагают использовать эту особенность изобретения Теслы для создания различных помп, способных использовать вибрации, вырабатываемые двигателями автомобилей и промышленных установок, для прокачки топлива, охлаждающих жидкостей, масла и прочих газов и жидкостей. Это значительно упростит их конструкцию и продлит их сроки работы, подытожили исследователи.