Блог компании RUVDS.com. Жизнь человечества невозможно представить без двигателей, которые сопровождают нас и применяются во множестве областей человеческой деятельности. Однако зададимся вопросом: а бывает ли «двигатель без двигателя»? Согласно Теории Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ) — «самый лучший механизм, это тот, который отсутствует, но, тем не менее, его функция выполняется».

Если бы подобный двигатель существовал, то он был бы идеальным устройством в своём классе! Как ни странно, подобный двигатель существует и называется «магнитогидродинамическим двигателем» (МГД), и именно об этом мы и поговорим в нашей статье.

Теория

Говоря об отсутствии двигателя, мы здесь конечно немножко лукавим, так как, если под «двигателем» понимать некую общность элементов, собранную для осуществления некоторой функции, то данная общность здесь присутствует. Однако, в отличие от обычных двигателей, двигатель не содержит никаких движущихся частей и, уже поэтому, превосходит их на голову в части механического износа трущихся элементов, а также снижения эффективности за счёт силы трения.

Принцип действия подобного двигателя основан на электромагнитной индукции, которая подразумевает, что если линии магнитного тела пересекают проводник, то в нём возникает электрический ток, так как магнитное поле, как бы, «сортирует» электроны. Однако это касается только режима работы подобного двигателя в качестве генератора, но, двигатель является обратимой машиной и может работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя.

В нашем же случае, если к проводнику прикладывается электрический ток, а сам проводник находится в магнитном поле — проводник начинает своё движение.

В качестве рабочего тела используется ряд возможных вариантов:

• жидкости;
• нагретые газы;
• жидкие металлы;
• плазма.

Достаточно интересным является использование плазмы в качестве рабочего тела. Однако работа в таком режиме достаточно проблемна, так как термическая ионизация требует нагрева до примерно 10000 К. Для того чтобы понизить эту температуру до 2000–3000 К, в нагретый газ добавляют присадки, которые содержат щелочные металлы.

Обычно устройство представляет собой канал, сквозь который протекает рабочее тело, к которому прикладывается внешнее магнитное поле, для чего могут использоваться как постоянные магниты, так и электромагниты. Эффективность функционирования устройства зависит от того, насколько проводник хорошо проводит электрический ток, какова скорость проводника и насколько напряжённое магнитное поле.

Огромным плюсом подобного двигателя/генератора является возможность его функционирования в очень широком диапазоне скоростей рабочего тела, вплоть до сверхзвуковых.

Кроме того, так как в двигателе отсутствуют механические компоненты вроде турбины и сопутствующих элементов (лопаток и т.д.), прочность которых определяется свойствами используемых материалов — магнитогидродинамический двигатель может работать на более высоких температурах. Также, теоретически, становится возможным создание очень мощных устройств, так как имеется неограниченная возможность по увеличению размеров электромагнитов.

Говоря об основных проблемах этого устройства, и почему оно не нашло широкое распространение на данный момент, можно отметить:

• существует ряд проблем с высокотемпературными материалами стенок камеры рабочего тела, которые могли бы долгое время работать без разрушения при высоких температурах (здесь, видимо, имеется в виду, что инженеры, разрабатывающие подобные устройства, стремятся к его максимальной эффективности, достижение которой подразумевает работу на предельных режимах; что, однако, не отменяет его возможность работы при меньших температурах, с соответствующим снижением эффективности);
• ещё одной проблемой этого устройства является то, что если его использовать в качестве генератора, то он будет давать только постоянный ток, поэтому потребуется преобразование его в переменный.

Как гласит само название двигателя, он предназначен для работы с жидкими рабочими телами (хотя, лично для меня это несколько странно, так как двигатель предназначен, в том числе и для работы с плазмой; видимо подразумевается, что плазма ведёт себя на определённых режимах как жидкость, или же это просто исторически сложившееся название) и теоретическая концепция подобной работы была предложена ещё М.Фарадеем, в 1832 году (правда в тот момент, он не задавался идеей двигателя, а рассматривал генератор).

Однако построение подобного генератора стало возможно только в 1950-х годах, после того как была проработана теория подобной системы.