Теплогенераторы работающие на основе вихревой трубы вырабатывают тепловой энергии в 1,5-2 раза больше, чем потребляют электрической на раскручивание потока воды насосом.

Теплогенератор Ю.С.Потапова очень похож на вихревую трубу Ж.Ранке, изобретенную этим французским инженером ещё в конце 20-х годов ХХ века. Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли, тот заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г Ранке подаёт заявку на изобретенное им устройство, названное им "вихревой трубой". Но получить патент ему удастся только в 1934 г, и то не на родине, а в Америке. ( Патент США № 1952281.)

Французские же учёные тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению и высмеяли доклад Ж.Ранке, сделанный в 1933 г на заседании Французского физического общества. Ибо, по мнению этих учёных, работа вихревой трубы, в которой происходило разделение подаваемого в неё воздуха на горячий и холодный потоки как фантастическим "демоном Максвелла", противоречила законам термодинамики. Тем не менее вихревая труба работала и позже нашла широкое применение во многих областях техники, в основном для получения холода.

Более 20-ти лет открытие Ранке игнорировалось. И лишь в 1946 г. немецкий физик Р.Хильш опубликовал работу об экспериментальных исследованиях вихревой трубы, в которой дал рекомендации для конструирования таких устройств. С тех пор их иногда называют трубами Ранке-Хильша.

Но ещё в 1937 г. советский ученый КСтрахович, не зная об опытах Ранке, в курсе лекций по прикладной газодинамике теоретически доказывал, что во вращающихся потоках газа должны возникать разности температур. Однако только после второй мировой войны началось широкое применение вихревого эффекта.

В.Е.Финько обратил внимание на ряд парадоксов вихревой трубы, разрабатывая вихревой охладитель газов для получения сверхнизких температур. Он объяснил процесс нагрева газа в пристеночной области вихревой трубы "механизмом волнового расширения и сжатия газа" и обнаружил инфракрасное излучение газа из её осевой области, имеющее полосовой спектр, что потом помогло разобраться и с работой вихревого теплогенератора Потапова.

В вихревой трубе Ранке, цилиндрическая труба 1 присоединена одним концом к улитке 2, которая заканчивается сопловым вводом прямоугольного сечения, обеспечивающим подачу сжатого рабочего газа в трубу по касательной к окружности её внутренней поверхности. С другого торца улитка закрыта диафрагмой 3 с отверстием в центре, диаметр которого существенно меньше внутреннего диметра трубы 1. Через это отверстие из трубы 1 выходит холодный поток газа, разделяющегося при его вихревом движении в трубе 1 на холодную (центральную) и горячую (периферийную) части. Горячая часть потока, прилегающая к внутренней поверхности трубы 1, вращаясь, движется к дальнему концу трубы 1 и выходит из неё через кольцевой зазор между её краем и регулировочным конусом 4.

Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. "На пальцах" же объясняют, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается тут, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой - через другое, и достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.

Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Поэтому более полувека никому и в голову не приходило подать в вихревую трубу воду вместо газа или пара.

Юрий Семёнович Потапов после окончания в 1970 г Киевского автомобильно-дорожного института и аспирантуры при нём, в 1987 возглавляет в г.Кишинёве негосударственную Научно-техническую и внедренческую фирму "ВИЗОР". В 1988г к фирме обращаются пожарники с просьбой разработать компактное устройство для охлаждения пожарных скафандров. Потапов в качестве такого устройства выбирает трубку Ранке. Её изготавливают из алюминия и пластмассы. Весит грамм двести всего. Пожарникам это изделие, названное вихревым климатизатором, и поныне выпускаемое фирмой Потапова "Юсмар" не только для охлаждения скафандров, но и для многих других целен, понравилось. Космонавтам тоже.

А надо сказать, что в Кишинёве, как и во многих других южных городах, да и не только в южных, летом из водопровода поступает отнюдь не холодная вода, а нагретая жарким солнцем градусов так на 20 по Цельсию. А как хочется порой попить ледяной водички! И Юрий Семенович решился на казалось бы безнадёжный эксперимент - подал в вихревую трубу вместо газа воду из водопровода.

К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась ни два потока, имеющих разные температуры. Но не на горячий и холодный, а на горячий и тёплый. Ибо температура "холодного" потока оказалась чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу. Тщательная же калориметрия показала, что тепловой энергии такое устройство вырабатывает больше, чем потребляет электрической двигатель насоса, подающего воду в вихревую трубу.

Так родился теплогенератор Потапова.

К счастью, у Юрия Семёновича хватило мудрости при подаче заявки на изобретение весной 1993г. умолчать, что КПД предлагаемого теплогенератора больше единицы. В результате был получен российский патент. Да и то экспертиза "мусолила" заявку почти три года. К тому времени фирма Ю.С.Потапова "ЮСМАР" уже производила теплогенератор сотнями штук в год. И почти сразу же он был запатентован в ряде других стран.

Не подумаете, что патентные ведомства других стран более благосклонны к проектам "вечных двигателей". Просто к тому времени появились сообщения, что в США и других странах тоже ведутся работы по получению энергии из воды, приводимой во вращение, в которых тоже достигнут КПД выше 100%. В том же 1993 г американский изобретатель Джееймс Григгс запатентовал "гидросонную помпу", похожую на сепаратор, которая, раскручивая воду в ячеистом роторе, нагревала её с КПД в 117 %. Григгс тоже не мог понять откуда и как появляется - "лишнее" тепло в его устройстве. Несмотря на это, оба изобретателя поставили свои теплонагреватели на серийное производство.

Технически грамотный человек, прочтя предыдущий абзац, возмутится тем, что мы ведём речь о КПД, большем единицы. Действительно, выражение КПД тут конечно же неприемлемо. Оно только запутывает и раздражает тех читателей, которые знают, что КПД не может быть больше единицы. Иначе это противоречило бы закону сохранения энергии. Правильнее говорить об эффективности теплогенератора - отношении величины вырабатываемой им тепловой энергии к величине потреблённой им для этого извне электрической или механической энергии. Но поначалу исследователи не могли понять откуда и как в этих устройствах появляется избыточное тепло. Предполагали даже, что тут нарушается закон сохранения энергии. Вот и говорили о КПД, большем единицы. Мы же здесь перешли на их терминологию только затем, чтобы показать недопустимость такой терминологии. И советуем всем, кто в своих исследованиях выявит КПД более единицы, внимательнее поискать неучтённые источники энергии. Но иногда выражение КПД вместо эффективности понятнее.

Теплогенератор Потапова присоединяют инжекционным патрубком 1 к фланцу центробежного насоса, подающего воду под давлением 4-6 атм. Попадая в улитку 2, поток воды сам закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3, длина которой раз в 10 больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячем) концу, заканчивающемуся донышком 4 с отверстием в его центре для выхода горячего потока. Перед донышком 4 закреплено тормозное устройство 5 - спрямитель потока, выполненный в виде нескольких плоских пластин, радиально приваренных к центральной втулке, соосной с трубой 3. В виде сверху он напоминает оперение авиабомбы или мины.

Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 рождается противоток. В нём вода, тоже вращаясь, движется к штуцеру 6, врезанному в плоскую стенку улитки 2 соосно с трубой 3 и предназначенном для выпуска "холодного" потока.

В штуцере 6 изобретатель установил ещё один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5. Он служит для частичного превращения энергии вращения "холодного" потока в тепло. А выходящую из него тёплую воду направил по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где она смешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода по ступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник, передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подаёт её в вихревую трубу через патрубок 1.

Но чтобы поставить это изделие на производство, изобретателю пришлось проявить чудеса дипломатии. Ведь в наш "просвещённый" век любое новое изделие обречено на невосприятие обществом, если забота этого изделия не освещена теорией, притом желательно старой, общепризнанной теорией! Не хотели не только ставить "вечный двигатель" на производство, но разговаривать об этом.

На помощь пришли специалисты из знаменитой подмосковной РКК "Энергия" им. С.П.Королёва. После тщательных и всесторонних испытаний и проверок нескольких экземпляров теплогенератора "ЮСМАР" они пришли к заключению, что ошибок нет, тепла получается действительно больше, чем вкладывается механической энергии от двигателя насоса, подающего воду в теплогенератор и являющегося единственным потребителем энергии извне в этом устройстве.

Правда, в выданном Протоколе испытаний и Заключении от 01.12.94, подписанном заместителем Генерального конструктора профессором В.П.Никитским, они постеснялись прямо написать, что КПД тут больше единицы. (За такое недоброжелатели могли обвинить в незнании закона сохранения энергии!). Зато заканчивается то заключение словами: "Нам не известны виды продукции с более высокими потребительскими свойствами и перспективой применения".

Но непонятно было откуда появляется "лишнее" тепло. Были предположения и о скрытой огромной внутренней энергии колебаний "элементарных осцилляторов" воды, высвобождающейся в вихревой трубе, и даже о высвобождении в её неравновесных условиях гипотетической энергии физического вакуума. Но это были только предположения, не подкреплённые конкретными расчетами, подтверждающими экспериментально полученные цифры. Было ясно только одно: обнаружен новый источник энергии и похоже, что это фактически даровая энергия.