特斯拉涡轮

叶子疏 2012-02-21 12:36:30

废旧硬盘是DIY爱好者最喜欢的创作材料之一。今天，我们用废旧硬盘做一个十分拉风的特斯拉涡轮。仔细聆听它转动时的声音会让你血脉贲张，它的最大转速也能达到惊人的15000转每分钟。机械爱好者们，你们还在等什么？翻出你那些硬盘的尸体，快来做一个吧。

http://img1.guokr.com/gkimage/uw/2p/pq/uw2ppq.png

http://img1.guokr.com/gkimage/63/gg/9l/63gg9l.png

DIYer:	sbtroy
制作时间:	一天
制作难度:	★★★☆☆
GEEK指数:	★★★☆☆

编译来源

这个制作项目能够充分利用那些躺尸以久的废硬盘。

学术上它叫做特斯拉涡轮机，空气，蒸汽，油，或者其他任何一种流体喷射进一系列叠置平滑圆盘的边缘，流体在圆盘的间隙间旋转向内流动，耗尽动能后从盘片中心的排水孔流出

普通的涡轮里运动流体的动能直接在接触时转移到涡轮叶片上，但是在特斯拉涡轮机里直接转移到盘片边缘的动能比例很小。相反它运用了附面层效应，也就是流体和盘片表面的附着力转移能量，这和飞机机翼产生升力的原理是相同的。

双向电梯

1 需要准备的材料、工具以及背景资料
2 在盘片上打排气孔
3 制作或回收垫片
4 涡轮轴
5 制作套环
6 转子总成
7 制作涡轮室
8 制作侧面板
9 总装
10 完工后的涡轮机和视频
11 DIYer签到处

1 需要准备的材料、工具以及背景资料

制作这样一台特斯拉涡轮机，你需要一些坏掉的硬盘驱动器，一些库存材料（铝材和压克力材料），一个带有铣床的工作台，以及一台四爪卡盘车床。

维基百科是很好的参考资料：

http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_turbine

还有下面这些文章可供参考：

尼古拉特斯拉

附面层效应

雷诺数

我的涡轮机用40psi(约275.8kPa)压力的压缩空气驱动，很容易就能达到一万到一万五千转的转速。它虽然转速高但是扭矩低，一根手指就可以安全地让它停下来。

2 在盘片上打排气孔

http://img1.guokr.com/gkimage/iz/w0/5k/izw05k.png

http://img1.guokr.com/gkimage/1p/et/5o/1pet5o.png

http://img1.guokr.com/gkimage/f6/om/3g/f6om3g.png

首先是拆解硬盘。但是我想如果你决心做这个，很容易就能找到方法，不是么？

在硬盘盘片上钻出出水孔最简单的方式是铣床和回转工作台。在工作台中心夹紧一叠盘片，然后就可以加工出任何旋转对称的图案。当然在加工之前要检查一下拆出的盘片是铝材质的，要是脆硬玻璃材质的话可是会在钻孔时坏掉的。

我在盘片上打了两种形貌的孔，一种是旋转对称的大小不等的圆，另一种是旋转对称的圆弧。加工出圆弧的那些盘片处于最顶端，所以圆弧孔上有些撕裂，下方的盘片就好很多。

译注：盘片可以用任何想得到的材料，比如说这里的光盘盘片制作的特斯拉涡轮机：

http://www.instructables.com/id/Build-an-Amazing-Tesla-CD-Turbine/?ALLSTEPS

3 制作或回收垫片

http://img1.guokr.com/gkimage/wo/ym/l1/woyml1.png

盘片之间的理想间距取决于以下几个变量，包括流体的粘度，速度和温度。可以通过下面的网页计算出合适的垫片尺寸，或者将硬盘里原先的垫片拿回来用。

计算垫片尺寸

我有点懒，所以就直接回收利用了原来盘片间的垫片。这样做的好处是它们和盘片有着相同的内径。这些垫片大约0.05英寸(0.127厘米)厚，计算得出的理想垫片大约是0.012英寸(0.03厘米)厚，但是这里尺寸差异影响并不大。

4 涡轮轴

http://img1.guokr.com/gkimage/8j/nv/uo/8jnvuo.png

这是用根铝材在车床上简要加工出来的。中间部分的直径大约是0.98英寸(2.49厘米，按照盘片中心开孔的尺寸车的)，长约1.77英寸（4.5厘米，这是为了搭配2英寸(5.08厘米)厚的压克力材料）。

两端的直径较小，这样能够安装进我找来的滚珠轴承。

5 制作套环

http://img1.guokr.com/gkimage/qr/id/uk/qriduk.png

套环是用铝块加工出来的，内径0.98英寸(2.49厘米)，大约0.3英寸(0.762厘米)厚，能够用一个#10-32螺钉固定。

6 转子总成

http://img1.guokr.com/gkimage/sx/my/1l/sxmy1l.png

http://img1.guokr.com/gkimage/vd/tj/by/vdtjby.png

http://img1.guokr.com/gkimage/nn/zl/zk/nnzlzk.png

在涡轮轴中心装进盘片，垫片，以及套环，最后拧紧套环上的螺丝将所有的部件固定在一起。我用了11张盘片和10个垫片。试图将所有的排气孔对齐。注意，如果两个套环之间的压力不够或者螺丝没上紧，此时的盘片就会自身绕着轴旋转而不会带着轴旋转。

7 制作涡轮室

http://img1.guokr.com/gkimage/1p/0j/my/1p0jmy.png

http://img1.guokr.com/gkimage/tz/3z/1o/tz3z1o.png

这是一块4.75英寸x4.75英寸x2英寸(12.06厘米x12.06厘米x5.08厘米)的压克力块，用四爪卡盘固定后车出进水孔和涡轮室。进水孔是0.25英寸(0.635厘米)直径，其他的螺丝孔为1/4-20尺寸(1/4英寸(0.635厘米)外径螺纹，20牙)。

我用压克力材料是因为手头的示范讲座刚要用到它，也可以用金属甚至木材做同样的涡轮室。要注意的是如果用蒸汽驱动的话，木材可能吸湿膨胀的过于严重。

8 制作侧面板

http://img1.guokr.com/gkimage/g5/r8/qc/g5r8qc.png

http://img1.guokr.com/gkimage/2g/lh/9f/2glh9f.png

侧面板是4.75英寸x4.75英寸x0.47英寸(12.065厘米x12.065厘米x1.19厘米)的压克力板，1/4英寸(0.635厘米)的螺丝孔和涡轮室上的尺寸位置一样。中心孔直径0.6英寸(1.524厘米)，凹槽深度为0.28英寸(0.71厘米)。

边上的两个0.6英寸(1.524厘米)的中心孔是唯一的排气口。气流的螺旋沿着盘片表面指向中心，通过排气孔和滚珠轴承的气隙，最终从这两个中心孔排出。

虽然我没这么做，但是原理上来说侧面板上更多的排气孔能够提高效率。

9 总装

按照图片，依次安装各部件：

http://img1.guokr.com/gkimage/7y/b7/4s/7yb74s.png

http://img1.guokr.com/gkimage/qm/im/q0/qmimq0.png

http://img1.guokr.com/gkimage/l7/jn/34/l7jn34.png

http://img1.guokr.com/gkimage/1v/p8/ob/1vp8ob.png

http://img1.guokr.com/gkimage/kz/qg/38/kzqg38.png

http://img1.guokr.com/gkimage/pv/jo/qp/pvjoqp.png

http://img1.guokr.com/gkimage/1n/nr/1g/1nnr1g.png

http://img1.guokr.com/gkimage/q4/oc/24/q4oc24.png

10 完工后的涡轮机和视频

http://img1.guokr.com/gkimage/yh/v8/03/yhv803.png

http://img1.guokr.com/gkimage/2h/ca/6y/2hca6y.png

http://img1.guokr.com/gkimage/dw/zc/3f/dwzc3f.png

完成。

看它的转速，能达到每分钟15000转！听它的声音，绝对让你血脉贲张！

附上图纸下载链接：

Turbine_CAD.dwg

Turbine_CAD.pdf

11 DIYer签到处

编辑:	秦皇汉武

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82条评论

1楼
2012-02-21 12:37:23 RealGu
杀啊
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2楼
2012-02-21 12:40:47 灰色泰迪熊果壳DIY编辑 ψ
15000rpm！！！太吓人了！！！
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3楼
2012-02-21 12:42:07 对苯二甲酸
首次前10
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4楼
2012-02-21 12:43:42 aptx4869
加个钻头……
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5楼
2012-02-21 12:47:09 纳兰璇玑管理学学士，美食爱好者 ψ
视频上只有11800+，没到15000……
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6楼
2012-02-21 12:48:53 技术考古控
杀花是一定木有的
引用
7楼
2012-02-21 12:52:28 ♂飘稥一★剣
打扰下各位这东西能用来干嘛~
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8楼
2012-02-21 12:55:16 我是小胖子
表示不知道有什么用途！！！
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9楼
2012-02-21 12:56:37 几用来包
引用@aptx4869 的话：加个钻头……

＋1
引用
10楼
2012-02-21 13:08:54 LoveGunam
这个东西怎么转起来的，那根管子干什么用啊？
引用
11楼
2012-02-21 13:12:04 一棵云
引用@♂飘稥一★剣的话：打扰下各位这东西能用来干嘛~

特斯拉拿它来做地热发电
生物学家拿来做离心

引用
12楼
2012-02-21 13:23:57 一棵云
wiki上说如果反向用的话，还能泵送粘性流体。
引用
13楼
2012-02-21 13:29:30 灰色泰迪熊果壳DIY编辑 ψ
引用@纳兰璇玑的话：视频上只有11800+，没到15000……

额，应该是压强不够了。。。
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14楼
2012-02-21 13:34:24 炝炒空心菜
引用@一棵云的话：
特斯拉拿它来做地热发电
生物学家拿来做离心

这，这是要用来做武器吗

引用
15楼
2012-02-21 13:37:19 喵啊喵啊喵
或许可以做个棉花糖。。。
-----------------------nasdaq签名脚本------------------------
拇姬老师你怎么这么萌～
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16楼
2012-02-21 13:43:28 昵称实在很难取
围观，一直仰慕特斯拉来着。。
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17楼
2012-02-21 13:47:33 jazkim
这和飞机机翼产生升力的原理是相同的。????
不是吧，机翼产生升力是贝努力原理吧，相反机翼附面层和气流分离有关，会导致提前失速和影响控制性能吧。
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18楼
2012-02-21 13:50:34 食物链征服者
特斯拉很牛啊……
引用
19楼
2012-02-21 13:53:56 水煮白菜
比吃老干妈热血脉喷张多了
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20楼
2012-02-21 14:03:09 骑着刺猬
diy终于回归正常了

引用
21楼
2012-02-21 14:12:46 灰色泰迪熊果壳DIY编辑 ψ
引用@骑着刺猬的话：diy终于回归正常了

只是偶尔开个小玩笑而已嘛。。。
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22楼
2012-02-21 14:15:28 小小喵喵
我只是来看热闹的……
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23楼
2012-02-21 14:22:00 gotoIDdfs
这么高的转速可不可以造个离心机！提取核原料？然后DIY核弹？
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24楼
2012-02-21 14:26:08 某骑
太帅了...........
-------这里是傲娇骑的签名档-------

Ideologies separate us, dreams and anguish bring us together ----Eugène
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25楼
2012-02-21 14:30:05 村长爱科学
看到标题心中一喜，看完文章浑身一凉…… 车床铣床这些……好好挣钱，盖大房子，专门弄个手工室！
引用
26楼
2012-02-21 14:45:04 四风
哇！推荐给我那技术控的老爹，他绝对会爱这个！
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27楼
2012-02-21 14:50:31 gotoIDdfs
这个很危险的！如果速度太快就会分崩离析！然后飞出去！不过有塑料挡着！
光盘也可以做啊！
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28楼
2012-02-21 15:03:08 小手呆呆兽
http://wenku.baidu.com/view/1f192a03b52acfc789ebc9e7.html
这里有简单的
引用
29楼
2012-02-21 15:11:19 加达里杂酱面
引用@村长爱科学的话：看到标题心中一喜，看完文章浑身一凉…… 车床铣床这些……好好挣钱，盖大房子，专门弄个手工室！

看到铣床我就直接放弃做一个的想法了
引用
30楼
2012-02-21 15:21:08 抱鱼睡的猫
引用@加达里杂酱面的话：
看到铣床我就直接放弃做一个的想法了

+10086~手头至少4个坏硬盘啊~~哎
引用
31楼
2012-02-21 15:49:31 madzero
这玩意输出功率太低了，好看好玩不实用啊，而且噪音……
不过叶子抛砖引玉提出一个用硬盘做涡轮机的方法来，可以考虑用废旧硬盘做更高功率的轮机，可以考虑蒸汽驱动或者直接用自来水管的压力水驱动，接上几十块钱的软轴电磨轴，至少可以DIY雕刻机哟~
引用
32楼
2012-02-21 16:28:17 吉啊吉啊吉
这玩意不懂什么意思....
引用
33楼
2012-02-21 16:50:12 serenitylzy
高中生表示再次遇到了工具难题ψ(｀∇´)ψ

来自果壳网iPhone客户端
引用
34楼
2012-02-21 16:55:04 ZHen江鱼
想着曾经那个硬盘磨刀石默默流下了fate
引用
35楼
2012-02-21 17:46:07 iware99
好看好玩不实用啊
引用
36楼
2012-02-21 17:54:50 lysony
没看到15000呀，不过很佩服
引用
37楼
2012-02-21 18:43:37 questionyoung
不错不错
引用
38楼
2012-02-21 18:46:31 ll1xx
这货是纯粹听声音用的么...
引用
39楼
2012-02-21 19:03:51 潜行者
神器啊，还是不好制作啊
引用
40楼
2012-02-21 19:46:24 hank5owen
补课
引用
41楼
2012-02-21 20:14:08 谁与千觞
引用@一棵云的话：
特斯拉拿它来做地热发电
生物学家拿来做离心

我对“生物学家拿来做离心”很感兴趣

引用
42楼
2012-02-21 20:25:30 tokaerv
用CD也可以把。
另外似乎要用气泵吹，嘴巴打气筒貌似不行。
然后就是似乎没有什么实际用处。。。。
引用
43楼
2012-02-21 21:08:39 林湖客
如果用质量不咋地的轴承，玩不了多久吧？
引用
44楼
2012-02-21 21:12:46 金色葡萄眼科学博士 ψ
请教一下，这个东西反转，就是说盘片接在电动机上，电力驱动。能够做成真空泵么？
引用
45楼
2012-02-21 21:13:49 金色葡萄眼科学博士 ψ
转速和压力差之间的关系是怎样的呢？能否给出个数量级的关系？
引用
46楼
2012-02-21 21:39:24 LemoN 微生物学博士生 ψ
引用@谁与千觞的话：
我对“生物学家拿来做离心”很感兴趣

现在生物学用的高速离心机转速比这个高多了....15000rpm随便一个放桌上的小离心机都无压力的
引用
47楼
2012-02-21 21:53:46 茶多-MO 果壳翻译 ψ
专程来做贡献。@灰色泰迪熊
引用
48楼
2012-02-21 22:12:22 当头明月是天涯
引用@村长爱科学的话：看到标题心中一喜，看完文章浑身一凉…… 车床铣床这些……好好挣钱，盖大房子，专门弄个手工室！

+1
引用
49楼
2012-02-21 23:42:46 wd残风bw
额那么高转速，似乎大概也许好像，能做个散热风扇？求高人无限微型化diy出这个。。。
引用
50楼
2012-02-22 02:57:43 金色葡萄眼科学博士 ψ
还是有很多地方没看懂。
中心的两个排气孔在那里呢？
是0.61英寸的转轴的孔么？
另外他的dwg文件好奇怪，有些地方图线是两条。
第一张盘片打出12个孔是做什么的呢？为了切除3个圆弧么？
先切6个孔看看

引用