离心推力发动机
本帖最后由 能量海 于 2018-3-3 14:50 编辑
第八章：无燃油引擎
离心推力发动机
目标
前面的章节中介绍过空气驱动引擎的几种不同版本。其中一种特别强力的是由压缩空气驱动的“吸气缸引擎”。由于使用如此稠密的工作介质所产生的强大的离心力，水驱动引擎需要更为复杂的闭合回路配置。
这个“离心推力发动机”的新概念表明离心力有助于转动动量。然而，我们先要讨论一些旋转系统惯性的普遍观点。
重力和离心力
这个圆柱体的局部平面图以灰色显示。这个圆柱体缸的半径为100厘米（R100）。物体M以3.13 米/秒的速度沿内壁移动（见箭头V3.13）。这个物体被圆柱体持续向内推。 这个向内的加速度A可以通过公式的速度平方除以半径来计算，在这里，半径为1米时为3.13米/秒，加速度A =(3.13^2/1 = 9.8米/秒^2。
与向内的加速度匹配的是那个物体的向外的离心力。那个离心力（A9.8）显示为图中的红色矢量。重力加速度大约也是9.8米/秒^2，在这里显示为图中的绿色矢量（G9.8），垂直向下作用。所产生的力在图中以蓝线显示。如果圆柱体壁被45度倾斜的锥体的内表面代替，那么物体将以相同的速度旋转，保持恒定的高度。
现在，看看中间的图。这里，半径距离壁只有24厘米（R24），而物体只以1.5米/秒（V1.5）移动。所产生的向内、或“向心”加速度是A = 1.5^2/0.24，即9.8米/s^2，所以，这里，离心力（A9.8）再次对应于重力下的加速度（G9.8）。 因此，力的解析图与前面的图相匹配。
所以每当物体刚好在一秒内完成一次旋转时，向心（向内）加速度与重力加速度相同。1米半径，周长约为3.13米，因此每秒转一圈的速度约为3.13米/秒。0.24米半径，周长约为1.5米，因此每秒转一圈需要1.5米/秒的速度，因此产生相同的结果。这是否是纯属巧合，还是由于其它原因，将后面的“以太物理”一节中讨论。
图07.05.01的最下面，一个旋转以1.5米/秒（V1.5）的相同速度进行，但是这次在更短的半径——即，16厘米（R16）——产生更强的向内加速度——得自A = 1.5^2/0.16，解得约为14米/秒^2。如力的示意图所示，这导致物体沿着比先前轨迹更高的圆形轨迹旋转。这可以在杯中的咖啡被剧烈搅动的运转中看到。
提升力
现在看看图07.05.02，它说明了对物体施加更高转速的效果。24厘米（R24）和16厘米（R16）的半径现在分别以6米/秒（V6）的更高速率推进。向内的“向心”加速度相应地更大，并且由等式A = 6^2/0.24给出，其分别算出约为150米/秒^2（A150）和225米/秒^2（A225）。
在这两种情况下，离心力明显大于重力（如G9.8所示的短绿色接近垂直的矢量），因此产生的合力（图中以蓝色显示）比以前更接近于水平。这些物体因此沿着具有更陡峭壁的锥体的内表面运动时（以灰色显示）将以恒定的高度旋转。
图07.05.02的最下面的图显示了这些力压在不太倾斜的壁上（显示为灰色）的情景。壁通过向与其表面垂直的角度来抵抗这种压力（深绿色的矢量）。因此，接近水平的离心力的其余部分产生一个向上的分量（H20和H30，以红色显示），与壁的倾斜面平行。根据物体的速度和壁的倾斜角度，这个向上的力使物体沿着壁向上加速。在这些例子中，这个加速度大约是20到30米/秒^2。在我们的杯子搅拌咖啡的例子中，搅拌速度越快和杯的侧面越倾斜，溢出杯子边缘的咖啡就越多。注意这个离心力的一部分变成了一个组成部分，其作用与重力方向相反。在我们的例子中，6米/秒（每秒六转或360转/分钟）产生比重力大得多的提升力。
螺旋轨道
在图07.05.03中，左侧的图显示的是球体A，可能是一个保龄球，在一个水平面的平板上从右到左直线滚动。正下方呈现的平面图显示，球体的运动是一条直线。 但是，如图的左下方所示，如果球体以一定角度投影到垂直圆柱体中，则在它图中遵循一条从E到F的向上的螺旋轨迹。它所遵循的路径类似于螺母内部或螺栓外部的螺纹。如果移动的物体是水的射流而不是实芯的球体，也会遵循同样的路径。
图07.05.03右边相应的三个图显示了球体的情况，如果不是垂直柱体，它将投影成倒锥体形状。这样，所遵循的路径是从K点开始并延续到L点的螺旋曲线。当这个运动显示在平坦的表面上时，您会注意到球体滚动向D点弯曲。
这清楚表明，有一个额外的横向力C作用在球体上，造成这个弯曲的路径。这就产生了这样的效果：当球体投影成锥形时，它在L点离开的角度大于在K点进入锥体的角度。如果用水射流而不是球或保龄球，也能看到这样的效果。 还应该认识到，随着球体沿着锥体的内表面向上运动，其路径越来越陡。
更陡、更短和更快
图07.05.04中，所示图07.05.03的锥体内表面展开形成一个平坦的表面。所示的交叉线定位为指示锥形表面的每个30度带。如果在A点以30度的角度将水射流投射到锥体的下缘，它稍后将在大约150度的点B处从锥体的顶部离开（S150部分）。出口的角度也是30度，而在其恒常、稳定地上升通过锥体时，显示为蓝色的螺旋轨迹C是所遵循的路径。
蓝线D表示当一股水射入锥体时发生的情况。它像以前一样以30度的角度进入锥体下缘，但是这次水流速度更大。由于这个更高的速度，现在水以约35度的更陡峭的角度从锥体的上缘流出。那个轨迹D在圆锥区段内运行，其跨度仅有120度（S120），因此所遵循的轨迹比沿着前面的轨迹C流动的水射流更短、更陡峭和覆盖得更快。
图07.05.02右下角的示意图显示了从顶部看的圆锥体。所示轨迹C具有其恒定的上升速率，像现在更陡的和更短的轨迹D。锥体的远侧显示了若干路径，说明了如果进入角度在锥体底部，水流是如何逐步增加的。
左下方的图表显示了本讨论中使用的圆锥截面的截面图。它显示了水如何在底缘进入，沿内壁移动并从锥体的上缘离开。矢量M表示水对锥体壁的斜向推力。这是两个力G（对壁）和H（沿壁向上）的刚好等效。这里的力H要比前例中常量的上升运动速率要大得多。
暂定结果
第一部分，只提到了众所周知的事实。然而，在下面的讨论中，对这些例子及其观点的理解将是重要的：
我们注意到：
·每秒钟旋转一次，离心力等于重力。
·这个速度下的物体在倾斜45度的壁上保持的恒定高度。
·如果物体移动得比那快，它会在内壁上爬升。
·提升力随速度和/或壁面坡度的增加而增大。以及
·轨迹沿内壁表面变得越来越陡。
·随着物体向锥体外缘前进，物体以越来越快的速度移动。
“离心推力发动机”基于的原理是空心圆柱体是“被动元件”。另外，沿着静止的内壁流动的工作介质是“活动元件”。现在将在下面部分讨论这些关键属性：
转子缸
图07.05.05展示了一个涡轮机T的示意。最初，这被显示为一个轮缸。图的左上角，显示了一个垂直截面，而右边是俯视图。图底部的示意图显示了缸内壁展开并铺在一个平面上。本例中的圆柱体半径为16厘米（R16），周长为1米。 圆管绕圆周上垂直放置，以起到类似于涡轮机叶片（TS显示为蓝色）的方式的作用。这里显示了十二根这样的管子，每根管子平行于系统轴线，从下到上以直线形式运行。
一股6米/秒的水射流以30度的向上角度进入这些管道的底部。由于缸筒的旋转，水沿着斜线路径从A运动到B。如前所述，水具有水平速度分量——图中以红色标记为V6，并由于水的进入角度 ，有一个约为3.5米/秒的垂直速度（以绿色显示，标记为V3.5）。这些管道中的水流实际上以螺旋路径斜线上行，流动遵循的路径从所示的A到B的蓝色线。如果缸高是24厘米（H24），则水在向上流过竖管的过程中，绕着通过整个S150扇区。
锥形转子
与前面的方式相同，以30度的向上角度将水射流供给进入到管的底部。与前不同，因为水的射流平行进入斜壁，在其最低点不会冲击管道壁。这样，如前所述，缸的总高为24厘米。水流所取的轨迹与前面的完全一致，从上图所示的A运行到B，并再次跨越一个150度（S150）的扇区。
图07.05.06的中心图显示了展平的锥形缸体的表面。深蓝色曲线C显示了水射流在它从从A到B螺旋向上和向外的水流在蓝色扇形阴影内所取的路径。有趣的是，由于出口位的锥体圆周长比入口位的长（分别为24厘米和16厘米长），锥体的旋转速度实际上比水速更高。这意味着当它向上通过锥体内的弯曲管道时水会加速（尽管这不是所有涡轮机的预期运行）。
如图右上角所示，在这个锥形涡轮机内的管道需要向后弯曲，以与涡轮机旋转方向相反的方向。这些管沿着红色所示的路径弯曲，并且标记为G，包含在50度扇区S50内。
如前所述，由于离心力，在这些管道中流动的水压向外壁。一旦水速足够高，水就会被自己的运动向上提升。如果管道允许额外的向上运动，则水将以比进入管道底部更尖锐的角度从管道的顶部排出。
底部的图显示的设计配置是：水以30度角（点E）进入，并同样以30度角（点F）排出。以这种配置，水在仅120度的窄扇区里沿着一个较短、较陡峭的路径D（S120）行进。 由于这条路径较短，管道会采用不同的曲线，就像图中红色显示并标记为H的曲线。管道本身被包含在一个只有40度的扇区（S40）内。
图右上方的示意显示了这个短管的运行。水从A点进入，并通过标记为G的管道向上流动，在B点排出。注意，管道向远离旋转的方向弯曲。这是因为管道的作用类似于喷气发动机，推力的方向与从管道出来的水射流的方向相反。这个图中所示的管道覆盖了50度的扇区。但是，请记住，由于涡轮锥体的旋转，在该管道中流动的水覆盖了150度的扇区。下部管H显示了另一个设计，它跨越了40度。由于涡轮锥体的旋转，该管中的水从E向上流动并了通过120度，且流动得更快和更早到达其出口。这些不同的管道只显示在单个涡轮机的圆锥体上，以说明其用途——因为任何涡轮机结构都是将其所有管道构造为一种设计或另一种设计，而不是这两种形状的混合。
涡轮叶片
但是，如果要用流水在涡轮缸或锥体上产生驱动力，则图右侧的示意图显示了必要的配置。为了达到这个目的，输送水的管道需要弯曲更大的角度。这里，管道弯曲的加大是通过——比如说——随意附加的50度去给一个总共的90度，如在扇区S90内标记为L的曲线（用红色表示）所示。
相应地，轨迹K（以蓝色显示）更陡地向上弯曲，同时其扇形减小到只有70度的宽度（S70）。这个数以前是120度，被我们随意减少了50度。右上的图显示了圆柱体涡轮的设计，而下面的图显示了圆锥体涡轮的设计。细线H和D表示原始曲线，当水流过时，不会对涡轮管施加任何扭转力。这些路径可以被称为“中性”轨迹，因为它们不给予任何推力，并且而且它需要更大的曲率——粗线所示——以实际驱动涡轮机。
锥形壁和锥形涡轮
图07.05.08的下部显示了涡轮机T的横截面，其上缘为24厘米（R24）半径，而下缘为16厘米（R16）半径，且高24厘米（H24）。主锥形涡轮下面（虚线下方所示），有一个标记为TE的入口部分，它有12厘米的附加高度（H12），并逐渐减小到12厘米的半径(R12）。
在前面的例子中，讨论了涡轮叶片TS（以红色显示）在涡轮内弯曲管道的的总体配置。在这个例子中，凹槽构成涡轮锥体的外表面。这些凹槽或缺口在外侧是敞开的，而涡轮锥体封装在一个圆柱形外壳里，显示为灰色，并指定为KW。这个外壁支撑内部锥形外壳（未显示），而涡轮转子在圆锥形的壳体内旋转。
水（显示为浅蓝色）充满涡轮转子和外锥形外壳之间的空间。水的一面受限于外层壳体光滑的内壁，另一面受限于构成涡轮“叶片”的锯齿形直槽。
需要这个例子来解释锥体表面的凹槽曲率。不像标准的涡轮机，水从一个短的半径的入口流向一个半径大得多的出口。水不能加速到更大半径所需的更高速度，所以普通的水轮机使水从较长的半径向内流向较短的半径。这导致水流减速以产生扭矩。因此，我们这里的设计在传统意义上看来是“错误的”，在平常的应用中似乎没有意义。这种“错误的”设计只有在使用带锯齿状叶片的锥形转子时才有意义。
锯齿叶片
机械转动动量（扭矩）是由压在涡轮叶片一个侧面的气流产生的。通常，涡轮机在两个相继的叶片之间有效地形成凹槽。实际上，涡轮机的驱动压力被施加到这个有效凹槽的一个面上。以这种配置，前导面代表“压力”侧，而尾随面代表“抽吸”侧。 扭矩的产生基于这两个壁面之间的压力差。 如果完全没有吸入侧——即，“吸入侧”完全没有压力，则这个压力差最大。 如已经描述的那样，沿着具有锯齿形凹槽的锥形涡轮机的表面，这是可能的。
这些涡轮“叶片”的压力侧的朝向是径向相对于旋转方向的。每个槽都有一个面向切线方向的“底部”或内侧。向外斜向运动的水流实际上与那个内表面平行流动。压力侧加上内侧，构成不对称的锯齿形槽的外形。每个内侧从压力侧内缘延伸到后面压力侧的外缘。这些三角形的凹槽实际上是没有后壁的。
图07.05.08中，截面图显示了几条虚线A到H的轴向水平标记。图上部的平面图显示了这些层级水平延伸的位置。在入口层级A处，半径为12厘米，并且环形截面表面可让水进入圆形涡轮面和外壳的锥形壁之间（在此画出跨过30度的扇区）。
再往上，这些齿形叶片进一步伸出涡轮锥体的表面。在点B，内缘还是约12厘米的半径，而外缘进一步延伸到环形槽中。这里例如，显示了十二个涡轮“叶片”，并在60度的扇区B中，有这些“锯齿”。
层级C标记涡轮入口区（TE）与涡轮主体（T）之间的接合点。涡轮“齿”在这个层级的半径为16厘米，而这个层级有最深的槽。这个60度的扇区有两个这样的齿TS。
再往上，外圆周变得更大，凹口变得更长。如果水流的横截面积保持不变，那么凹口就需要相应地变浅。在扇区D、E和F中，它再次跨越60度扇区，每个扇区中显示了两个涡轮叶片。
当扇区H只覆盖30度时，它只包含一个齿。这个顶层的半径为24厘米，位于涡轮出口，应该在这里排出水流，形成一个均匀的扁平射流。因此，涡轮机转子槽的轮廓应该是环形的。而且，先前沿着锥形壁的内侧行进的水现在被装进那个壁和内涡轮锥体之间的空间中。这些表面实际上可以作为喷嘴，并且这个长槽可以附加分隔壁（显示为红色粗线），以扩大区域中的压力表面。
盘梯
为清晰起见，在这个图里，锥体是显示为倒置的，因此旋转方向呈现为顺时针，但实际上，当它处于其正确的位置时，旋转将是逆时针的。注意在上图中，进水D以近乎直角撞击这些面，在箭头的方向上提供实质上的推力。
图下部所示的是倒锥体的俯视图，它有一个锥形丘的外观。在E点和F点，标出的线表示锥体表面锯齿形凹口高度。E处的线表示压力侧，而在F处，内侧仅表示斜面，因此不存在“吸力侧”。
现在，这些凹口并非配置成直接向下，而是如图所示在点G处移位。先前的垂直凹口E现在产生压力壁H，对应于先前螺旋路径中的凹口A。较早的凹口内壁F由此产生表面M穿过其直壁B。实际上，整个山丘都是由这些连续的“盘梯”构成的，但是实际上没有任何楼梯。这些路径以越来越小的半径向上盘旋并增加陡峭度。
图中的N点，显示了这些螺旋路径中的一部分。这里，它们之间的直壁只有小的蓝色曲线可见。这个涡轮锥体的整个表面区域都是压力侧，因为这些螺旋表面在其整个周围运行。就像倾斜的降雨，水向下流动时在整个山丘表面流动，而不管在哪里被迫向右转，就会在涡轮锥体上产生旋转力。记住，这台机器有一个确保水流正好在预定路径的锥形外壳。
交叉流
总而言之，图07.05.10中，圆锥的完整360度表面被显示四次，一个在另一个之下。 由于圆锥宽的部分有一个24厘米的半径，周长约为150厘米（R24和U150），而窄的部分的半径为16厘米，周长约为100厘米（R16和U100）。
侧面长约24厘米（H24）。以这些尺寸运用这个例子，流动是沿着锥体内的凹口和沿着圆锥体的壁向上的。
水在窄的圆周处的入射角假定为30度。保持这个稳定的角度将使水流覆盖约150度的角扇区，以相同的角度排出。由于水的离心力以一定角度撞击墙壁，产生向上的力，使得水沿着更陡的轨迹流动，并在越过仅跨越120度左右的扇区（S120）后离开，并以增大的约35度角度离开。那个轨迹D（用蓝色绘制）在顶部图中多次显示。
凹口中的水流将沿着这条轨迹行进。但是，这个水无法跟随锥体顶部较宽圆周的更快移动。为了实现穿过锥体的完整路径的“中性力”轨迹，凹口需要增加三分之一的向后弯曲。这个凹口轨迹H以红色显示，并且包含在40度的扇区内（S40），并且这个路径也在顶图中被多次绘制。
为了使涡轮产生机械捻转力，凹口需要更大地向后弯曲。这里，例如，那个扇区被延展去覆盖90度（S90），以使水向外引导得更快，并在覆盖70度后退出（S70）。在第二个图中，凹口L（以红色显示）和水迹K（以蓝色显示）被绘制多次。
涡轮凹口在这里显示为在其外侧开口的锯齿形凹口。这种配置导致两个分流：一方面凹口内有强制流动，另一方面在锥体壁上有水的自由流动。在第三个图中，这些凹口L（以红色显示）和自由流动的水D（以蓝色显示）的轨迹一样被绘制几次。这两条路径以约90度的角度相互交叉。
因为自由流动的水向上喷射对于运动相当快的涡轮表面来说太慢了，但是如果它沿着如图底部所示向后弯曲的凹口L流动，则水的运动将足够快。在该图中，即显示了由自由流动的水所取的轨迹D（以蓝色显示），也显示了凹口强迫的轨迹K（以红色显示）。同样，两个水流都被绘制几次，并且可以清楚地看到这些路径以锐角相互交叉。自由流动水“刷”横过在凹口中向前流动的水。它是沿着旋转方向这样运动的，而这使得凹口中流动的水开始旋转。
凹口内的水被向后重定向，并将其惯性传递给凹口的压力侧，从而使其向前的运动减速。这水仍然有离心力，但进一步发展，压力侧在它前面远离得越快。如果它们向后弯曲得更大，这种“太慢”流动的水只能向壁施加压力，而且即使在这种情况下，它也只能是一个很小的角度，实际上不会有额外的旋转动量。
槽内旋转
图07.05.11显示了锥形壁KW（以灰色显示）和涡轮锥T之间的区域截面。自由流动水沿着锥形壁向上和向外运动。在涡轮表面，涡轮叶片TS（浅色阴影）被配置成锯齿状凹口的形状。这些凹槽内流动的水沿着陡峭的轨迹向外引导。转动动量由这部分水流重定向产生。
这些凹槽的压力侧上，还有自由流动水B的附加压力。水的这个分量沿着一个不太陡峭的路径流动，因此它在旋转方向上移动得更快——即，它扫掠越过凹槽。这在槽内流动的水中产生旋转运动C。这增加了凹槽压力侧上的压力。因此，水流的这个自由流动的分量，间接地有助于涡轮机的转动动量。
图左下角的示意图是涡轮顶部出口的草图。所示锥体内壁轻微向内弯曲。这引导水流的自由流动分量进入凹槽。还应注意的是，当这部分水被重新定向时，它也被减速，这进一步有助于涡轮的转动动量。
在图的右下侧显示了出口的横截面和纵向视图。这里，凹槽不再是锯齿状的，而是有了一个恒定的宽度，这导致水以连续的射流排出。这里的槽相当宽，并且可以通过引入附加的叶片ZS来很好地分开，使得水压施加到更大的表面积上。
总结：通过这种配置，就不是所有的水流都被迫进入凹槽并立即重新导向和减速。水的自由流动的部分可以沿其自然方向运动，并且在离心力的影响下，涨它们向外和向上流动时，它们沿着一个更陡的路径行进。沿着这个轨迹运动导致水穿过槽中流动的水。 这反过来又使槽中的水随之向上流动而旋转，而这种额外的旋转运动增加了由水流产生的扭矩。最后，当它接近出口时，水的自由流动分量引导到凹槽中，并且这种重新定向导致减速，这进一步增加了涡轮的旋转驱动。
容易被忽略的另一个有益效果是，事实上每条槽中的水形成长长的一段旋转水。这段旋转水在槽上部旋转得更快，并且这种类型的扭转涡流产生强劲的吸力，它拉着水进入涡轮入口，猛烈地向上朝向涡轮机的出口。在前面的章节中已经对此进行了详细描述，稍后在本文档中对此进行进一步讨论。
横截面
图07.05.12的下图显示了通过锥形涡轮T的截面图，它通过附加部分TE使其入口向下延伸。涡轮和锥形壁KW之间（以灰色显示），水从底部E的入口流入并从上部出口A排出。该流体具有两个分量。第一个以深蓝色显示，沿锥形壁顺畅流动。显示为浅蓝色的第二个在由锯齿状涡轮“叶片”形成的凹槽或槽中流动。
图中的上图显示了这个涡轮的俯视图的示意性截面图。环形出水口A以淡蓝色显示。这个出口形成在锥形壳体内和锥体之间，锥形壳体在该高度处的半径为24厘米，而锥体半径为22厘米。它们分别标记为R24和R22，在它们之间形成一个2厘米宽的出口，截面表面积约为290平方厘米（F250）。同样以浅蓝色显示的是环形入口E，在16厘米半径和12厘米半径（R16和R12）之间形成，因此是4厘米宽，截面积约为350平方厘米（F350）。
在图的右侧显示先前的曲线D（以深蓝色显示），它表示槽中流水的轨迹。水沿其下缘以约30度的角度进入涡轮，再以约60度的角度从涡轮顶部离开。自由流动的水也以非常低的角度进入涡轮下侧，并向上流动直到靠近出口，它被导入凹槽，在那里它也以相同的陡角离开涡轮机。
在上面的例子中，假定入口的水速约为7米/秒（V7）——即，以30度的角度进入，同时在约6米/秒（V6）以水平方向运动时，速度与涡轮在那个层面的运动速度相同。入口，水具有一个约为3.5米/秒（V3.5）的垂直运动速率。如果我们假定出口的水速也是7米/秒，由于其出射角为60度，其水平速度将只有3.5米/秒。然而，实际上它以6米/秒的垂直速度排出（参见矢量图）。
管道内，水流的线性流速与管道的截面积成反比。在我们的特殊情况下，由于运动的旋转分量，水流还取决于流体的“梯度”，而不仅仅是轴向上的运动速度。如果水通过一个横截面积为250平方厘米的开口以6米/秒的速度从顶部排出，那么如果入口水流的垂直速度仅为3.5米/秒，则需要一个横截面积约为430平方厘米的入口，所以我们只有390平方厘米的横截面积有点过小。
通过离心力的抽吸效应
上面提到的，向心（向内）加速度比重力下的加速度在相对低速在像这样窄的一个半径内强。由于离心力随着速度的平方增加，向外的压力是水的重量的倍数。以这里所示的锥形壳体壁的倾斜，大约三分之一的这个力会产生沿着该壁向上推动的结果。
前面章节中描述的涡轮机只能使用泵产生的流量。用气动机，可以产生相对的空隙域进入其空气颗粒通过它们的自身正常分子运动的移动。以最小的输入能量自动加速至声速是可能的。
水是不可压缩的，所以压力立即通过水被传递。吸入压力也立刻起作用，不会延迟。 因此，如果涡轮机上部区域的水被离心力向上推动，则这些力也会对涡轮机中较低位置的水产生向上的拉力。因此，与前面介绍的所有机器不同，在这种涡轮机中，仅依靠离心力的作用生成流量。使用类似机器的实验已经证实，当作用于相同水量时，即使仅使用具有平面表面的简单锥体，上拉的水也能够比重力令其向下移动的水多。
混合动力可逆式水轮机
这种类型的涡轮机也可以作为泵来使用。如果锥体被驱动旋转，则会导致周围的水旋转。在壳体的锥形壁上，水通过离心力被提升。该“泵”没有前向面，因此不会影响压力。水呈现了垂直壁，与“盘梯”靠得很近，连续不断地拖拽水进入旋转。水被提升得越高，遇到的锥体半径越大，其经受的离心力越大。
随着旋转运动增加，提升力分量变得更强，而水被压入槽的斜面，并达到了让泵变为自供能而不再需要任何输入能来持续运行的转动动量。如果旋转速度继续增加，并达到涡轮模式，那么，如果涡轮未被加载，则它将自动加速，直到水已经不能更快地进入入口——或者，直到涡轮自毁。
安全第一：免责
图07.05.13中，先前讨论的要素显示为安装在外壳G中（以灰色显示）——以及一些附加要素。最重要的新组件是“闸阀”B（以黄色显示）。 这是一个可以升起或降下的环形装置（如图的右侧所示），以控制水流量，而且如果有必要，在无控自加速下使装置完全停止。
如果喜欢，那个控制阀可以是不同的结构和安装在其它地方。这类设备的明确要求是能够在操作过程中保证完全安全。应该记住的是，离心力随速度的平方而增加，这意味着快速旋转一公斤的质量可以在壳体壁上产生数吨的负载。这部分巨大的力被转化为旋转动量。
我一般只描述运动原理以及如何设计一些结构元素。但是，必须明确，对于实际制作或使用任何这类机器，我不承担任何责任或义务。所有风险的全部责任完全由决定实际建造或经营此类机器的人承担。
流程
如上所述，水（用浅蓝色表示）通过入口E被吸入到指定为TE的涡轮入口区。这些水于是向上向外流，在定位于靠近外壳KW的锥形壁的锯齿形涡轮槽内流动。接近出口处，水被偏转到一个在整个涡轮锥体中运行的槽中，结果在图07.05.13中的出口A，一个稳定、平坦的水射流向外喷出。这些水飞入显示为暗浅黄色的充满空气的区域，并在重力作用下降落——如蓝点所示。 回流区域R中的水位仅比出口A的水位低几厘米，所以水仅通过很小的高度抵抗重力而被提升。
离开涡轮机的水流以相对陡的角度流动，并且那个水流相对于已经旋转的涡轮机锥体相对地缓慢移动。当向下流动时，水应产生一定程度的更快的旋转运动，由正确弯曲的翅片引导——这里标记为“回流定子”RS（以深蓝色显示）。锥形壁通过这些横梁连接到壳体。
图下部，回流区标记“入口定子”ES（以深蓝色显示），而通过这些翅片，水再次被引导到涡轮机入口区。如前所述，由离心力产生的吸力将水向上拉。水不会直接向上流动，但会随着它向上运动而旋转，因此产生旋转加速力。
如图底部的平面示意图所示，入口区由六个适当弯曲的翅片分离。如果需要，这些水道部分可以具有垂直分隔器。形状（或任何等效的导管设计）产生涡轮机入口处所需的水流的必要旋转和角度。
范例：马泽纳尔和克莱姆
有经验的读者将熟悉汉斯·马泽纳尔（Hans Mazenauer）的引擎和理查德·克莱姆（Richard Clem）的工作引擎。这些内容在我的《以太物理》一书的第05.10章“龙卷风电机”以及2005年的 “自动电机”章节中有详细介绍。在这些章节中，我重点研究凹口内扭转流的吸力效应，而在这里的“离心推力发动机”的这种设计中用了巨大的离心力。
如图07.05.14的上图所示，马泽纳尔确实用了气动的双锥体。从静止起步直到速度导致其自毁，这确实无外援地加速了。最不幸的是，马泽纳尔由于这些实验破产了，因此无法成功地完成他的工作。马泽纳尔用了双锥体，其中大部分（如图的左侧所示）用作涡轮机，而小部分起着泵的作用。运行过程中，空气在向内旋转和向外旋转的旋涡中移动，并被槽内的扭转流所覆盖。
然而，这种具有从外向内流动的驱动介质，并非十分有效。 需要的是旋转涡旋，向涡轮机入口运动，而这最好由前面所示的静止翅片入口定子（至少在使用水作为工作介质时）产生。
克莱姆的引擎设计基于沥青泵，毫无疑问，他开动他的车没有消耗任何普通燃料。 基于已知的草图和图片，他确实用了相当小梯度排列的凹槽的锥体（见图下部）。 然而，在凹槽中流动的工作介质被其自身运动模式“搅动”。 虽然这对于加热沥青来说是一个优势，但这意味着克莱姆不得不驱散过剩热，并且由于产生的高温，他用油作为他的工作介质。正如我上面的分析显示，陡峭得多的凹口与好得多的角度结合，产生大得多的扭矩。此外，克莱姆的槽很小，没有呈现出大的表面对驱动介质的强大阻力。
正如这里的例子那样，利用水运动的离心力，而转动动量通过施加到涡轮表面的压力来实现。因此，这些凹槽只需要暴露它们的压力面，在这些面上的流体可以产生最好的效果。所以，与马泽纳尔和克莱姆的这些例子不同，我的分析表明，这些锯齿状涡轮通道形成的“无吸力侧的凹沟槽”非常有利。
水平轴
用这类发动机的水平轴型号时，需要补充一些部件和细节来实现设计。这种配置是一种有趣的改变，可以用图07.05.15所示的形式。这里，锥形壁KW（以灰色阴影显示），涡轮机T和涡轮入口TE与那些已经讨论过的类似。然而在出口A，现在水降下（如蓝点所示）通过充气区（浅黄色阴影）进入储水器。如前例所示，在出口处安装有安全阀B（以黄色显示），用于控制流量。
水流入回流罐R（浅蓝阴影）。 从那里，它通过泵P（显示为绿色阴影）和螺旋导管C被引导到入口E。这个入口导管被配置成斜线，使得水以涡轮机运行的所需角度进入锥形壳体壁和涡轮锥体之间的空间。
泵在水箱中安装的位置相当低，因为它仅用于启动静止状态的涡轮机。一旦涡轮机运转，涡轮就产生足够的吸力去维持水流量而无需施加任何外部动力。涡轮运行时，水泵只是空转，锥形涡轮机内部的水的旋转而产生的吸力导致水流旋转。实际上可以通过驱动泵来提高涡轮机的转速，从而增加通过涡轮机的质量的流量。
原则上，任何泵都可以用在这个位置上。在这个例子中，原理图显示了有其偏心轴和径向移动泵叶片PS的“滑阀泵”P（以深绿色显示）。这种泵的优点在于，它有一个精确已知容积容纳于其缸室中，而每次旋转期都输送确切的量。因此，泵浦的量与泵的转速成正比。
少施工量
这种具有水平轴的涡轮发动机可以安装在车辆中，以提供通过标准离合器和齿轮传动装置的机械驱动。另一方面，由于电力有许多不同的用途，这种发动机可以便宜地用于驱动发电机。这种配置产生的电力可以很容易地用于为泵及其控制装置供电。请注意，用垂直轴涡轮机也可以很容易地实现发电。
一般而言，我们倾向于认为需要更大的吞吐量才能产生更高水平的性能。然而，这里的性能是基于离心力和向心加速度的，而且因为它们与半径成反比，通常的想法是性能随着尺寸的增加而增加，但并不适用。在任何给定的速度下，小半径下的离心力比大半径下的大得多，并且在较小的涡轮机中垂直提升成分也相应地更强。
图07.05.16所示的涡轮机T有一个仅为18厘米的出口层半径。壳体KW的锥形内表面（显示为灰色）以直线角度下行至螺旋状入口区E。水从涡轮机的顶部通过出口A流出，并通过回流管R向下流回。这个回流呈螺旋状向下卷绕并进入泵P（绿色阴影），泵通过导管C将其推回进入涡轮机底部的螺旋状入口。此处显示水路通过涡轮和后续的以浅蓝阴影显示的回流管，而泵和涡轮机入口内的水路以深蓝阴影显示。
这个示意图所示的泵是一种叶轮型泵，它的运行方式与上述的滑阀泵类似，即，泵的每次旋转表示已知体积的水的通过量。这种涡轮机由泵的旋转控制。当泵静止时，其操作与截止阀几乎相同。另外，由锥形壁处的流动产生的吸力导致通过入口返回到泵。当涡轮机运转时，泵实际上起着“调节器”的作用，其不需要太多的能量输入。
涡轮机的所有内部空间也可以充水——包括出口A处的区域，从而产生完全闭合的水路。涡轮机的这种设计也可以配置成水平轴。另外，这种组合运动的一般原理可应用于涡轮机设计的大多数变体。
不可能？
我们现在讨论经常问到的问题，即“为什么这台机器可以工作？”。 毫无疑问，当以每分钟高转速旋转时，一公斤的质量会在缸体周围的内壁上产生大量的压力。考虑锥形内壁，毫无疑问，大量的水流会向外从狭窄的半径向更宽的半径挤压。而且，无疑，事实上这个流体可以通过涡轮叶片产生作为副作用的机械转动动量。需要通过实验来确定的是涡轮锥体和壳体锥形内壁之间的最佳能量汲取和距离。绝对肯定的是，涡轮机将不需要产生的全部动能来为自己提供动力。
由于水具有“粘性稠度”，任何沿锥形壁的流体都会对其下方的水产生吸力效应。 这意味着流量压就像流量吸力，因此产生一个封闭的流动回路。回流应该构成最低程序的摩擦损失，并应该是“中性力”，无需能量输入而起到所需的作用。重要的是，被导至窄半径入口的水不会抗拒离心力运行涡轮机。
应用这些设计参数时，可能产生一个具有过剩能量的稳定巡回的流体。水（具有相当重量）的“瀑布”的动态压被转换成机械转动动量，并且于此之后，水必须以“能量中性”的方式继续其流动，因为它被引导向内到入口区。在上述运动原理如何运作的例子中给出了各种结构测量。然而，应该认识到，这些测量只是作为所涉及原理的一个例证，当这种类型的涡轮机正在构建时，可以用多种替代规格。以下设计也说明了一个有效工作的设计。
出口和水缸
图07.05.17中显示了具有作为锥体的一部分的齿状涡轮叶片TS的水平轴涡轮机T。涡轮机的主锥体通过涡轮机入口部分TE延伸。与这些表面相对的是锥形壳体壁KW（以灰色显示）的空心锥体，并且它连接到主壳体G（也显示为灰色阴影）。水（以浅蓝色显示）以旋转运动在这些表面之间流动。这种物理结构和运行运动与前面的例子相同。
在前面的施工示例中，有人建议沿着侧锥壁的流体在刚从涡轮机锥体离开前被导入到涡轮机凹槽中。要让它有效，出口区必须有足够的流量。在这一点上，只有实际实验才能确定多少百分比的自由流动水引导进入到涡轮槽中是最有效的。例如，该图显示了出口A的设计，其中锥形壁处所有的水都可以自由流出。这里，锥脊产生平滑弯曲的水流穿过涡轮锥表面。
这个设计中，显示一个新的结构元件为环绕涡轮锥体上缘的环形B。水切向地进入这个“圆形管”，并大约180度掉头。此前，所示水以约60度的角度离开出水口，所以水将以螺旋轨迹进入这个管道。无论进入的角度是多少，水会由于自身运动产生离心力而切线地离开“圆形半管”（因此，如这里的图所示，它将向右侧移动）。
像这种急遽重定向，通常产生具有相应的主要摩擦损失的湍流。这是因为在任何普通的管道折弯中，弯曲周围的内部流动路径比弯曲周围的外部流动路径短得多。但是，在这种情况下，没有任何一个这样的狭窄弯曲的内部——而且水在流动时，水在圆柱形运动中保持旋转。在这些水缸内，不同半径和不同转向速度的流动层在没有摩擦的情况下保持相抵。这种“全方位”的管道使水在其内部旋转，起着像滚珠轴承那样的作用，因此出口的水流重新导向入口的水实现了最小的摩擦损失。
轴向回流
锥形内壁KW（灰色阴影）需要用道钉C（所为示深蓝色）连接到外壳G的外部（也用灰色阴影表示）。回流管道一直绕着涡轮机定位，而它有着一个环形的横截面。该导管中的水以大约60度的旋转角度流动，因此这些横梁应当造形成鳍状物，将流体推向约75度的更大角度的流体——向右。
环形回流导管D（浅蓝色）的截面相对较大，所以其表面处的摩擦很小。在导管中的水向右运动相对较慢。这个区域代表了水流的“缓冲区”，因为那里的水可以向右移动，随着水的流动而调整旋转速度。
这里另一个新结构元件是鳍片E（显示为深蓝色），功能类似于定子。与前面的例子不同，这里的水流被定向到一个直的轴向流动（从左到右没有任何旋转）。回流管D中，水或多或少仍以螺旋状的轨道运动。因此，鳍片E的左端应该是圆的，以避免任何摩擦损失，而这些鳍片的右边缘应该锋利地结束。
不像横梁C很少，横梁E应该装了大约12到18个。导管的截面积变小，因此水会相应地加速。不像之前截面积的放大，这种窄化不会影响阻力。现在水由这些鳍片E与系统轴线平行地被引导。水在那里不会围绕系统轴线旋转，因此没有任何系统轴线的离心力径向向外作用。
向心回流
像一路围绕运行的环形B，我们现在有了环形F（浅蓝色阴影）。水切向地进入这个环，径向向内流向系统轴线，然后经过导管H（深蓝色阴影）离开这个环流向涡轮锥体。像在环形B内——这里同样——环形F中的水流是旋转的，这里再次发生相对急遽的重定向而无明显的摩擦损失，实际上就像滚珠轴承。
随着水的移动，任何时候其离心力都被导到壁上，与壁成直角。由于这个离心力的方向，水沿切线向内的方向从环形F流出。环形进一步向内走，其体积减少，但随着它接近导管H，它会进一步打开，允许运动有额外的补充的空间。从而，水在系统轴线处被向内引导到较小半径处，而这个运动并不与在系统轴线的径向离心力的方向相反。
现在环形F的水以轴向方向朝涡轮机入口运行。但是，入口的水在到达入口时，需要绕系统轴线旋转，以便产生必要的离心力。因此，水要以约30度的角度通过涡轮入口进入涡轮锥体和内壁之间的空间。那个流体的重定向，（向内并朝向图的右侧）通过导管H实现流动成为旋转流体。鳍安装在这部分，将来自环形F的水向内径向引导。这些鳍片向系统旋转方向上轻微弯曲，因此水通过略微的角度偏转引向涡轮机入口E，以所需的30度角结束。
泵和控制
水到达涡轮入口区域前，会流经泵P（绿色阴影）。其泵叶PS（深蓝色）与前面提到的鳍片成直角配置，以产生与涡轮机旋转方向相反的60度角。正常运行时，该泵在那个斜线流体内“空转”。锥形壁处的水的吸入通过泵斜向地回到导管H，并从那里径向进入环形F，因此到其入口E。
因此，基于沿锥壁导致的推力，水被从涡轮机出口A推入回流管D。另一方面，由于闭合回路内的总的流量，水被拖入涡轮入口E。因为鳍片E和环形F以及鳍片H的第一部分内的水，不绕系统轴旋转，所以没有离心力妨碍径向向内的运动。所以这种水的重定向表现为对流动几乎没有阻力。
泵具有重要的控制功能。正常运行时，泵转速与水流速度相同。如果需要更高的性能，那么泵将加电而加速水流，加速水射流供给涡轮入口，从而立即提高推力。
或者，如果泵的转速降低，则进水射流效率降低，离心力减小，降低了涡轮机的性能。如果泵完全停止，则水逆向流入涡轮机，从而将转动动量降低到零。
因此，这种泵实际是一种“控制”装置，它启动系统，控制其运行模式，应付简单的额外性能要求，并可用于使系统停止运行。请允许我再次指出，如果系统不过载，系统是自动加速的。确定涡轮机的最大转速并防止超过这个值是至关重要的。让我再次指出，这份文档只提供了这类机器的一般设计所需的理论思考，然而，对于实际生产或使用任何这类机器所涉及的任何风险，所有责任仅仅与建造或操作它们的人有关。
紧凑和完善
这里描述的类型涡轮机可具有以下尺寸：一个外径约60厘米的缸体。涡轮出口半径在18.5厘米到20厘米之间，横截面积约为180平方厘米。如果水以6米/秒的速度轴向排出，则质量吞吐量将为每秒约100千克（15厘米直径管和100升/秒的水流量——约20公里/小时）。涡轮机入口处的泵叶片半径在10厘米至15厘米之间，截面积约为360平方厘米，产生的轴向水流为3.5米/秒。这种吞吐量是通过仅600转/分钟的转速实现的。
任何人都可以通过计算来估算这款紧凑型发动机的性能。与其它已知机器不同，它不同于任何已有的其它设计，这种“离心推力发动机”利用这些巨大的离心力，不仅产生机械转动动量，而且还自动产生持续、稳定的工作介质的循环。
当然，这些一般的设计原则需要进行优化，直到完美设计的版本在商业上可用。目前在车辆中使用的所有内燃机都有可能被这种零消耗的发动机所取代，当然，这种涡轮设计也可以满足其它各种动力要求。
第八章：无燃油引擎
离心推力发动机
目标
前面的章节中介绍过空气驱动引擎的几种不同版本。其中一种特别强力的是由压缩空气驱动的“吸气缸引擎”。由于使用如此稠密的工作介质所产生的强大的离心力，水驱动引擎需要更为复杂的闭合回路配置。
这个“离心推力发动机”的新概念表明离心力有助于转动动量。然而，我们先要讨论一些旋转系统惯性的普遍观点。
重力和离心力
首先，看一看一个物体（球体或水体）的运动——绕着一个中空圆柱体的内壁的圆周路径运动。离心力总是径向向外按压，同时重力总是向下作用。图07.05.01展示的是三种状态的示意图。
与向内的加速度匹配的是那个物体的向外的离心力。那个离心力（A9.8）显示为图中的红色矢量。重力加速度大约也是9.8米/秒^2，在这里显示为图中的绿色矢量（G9.8），垂直向下作用。所产生的力在图中以蓝线显示。如果圆柱体壁被45度倾斜的锥体的内表面代替，那么物体将以相同的速度旋转，保持恒定的高度。
现在，看看中间的图。这里，半径距离壁只有24厘米（R24），而物体只以1.5米/秒（V1.5）移动。所产生的向内、或“向心”加速度是A = 1.5^2/0.24，即9.8米/s^2，所以，这里，离心力（A9.8）再次对应于重力下的加速度（G9.8）。 因此，力的解析图与前面的图相匹配。
所以每当物体刚好在一秒内完成一次旋转时，向心（向内）加速度与重力加速度相同。1米半径，周长约为3.13米，因此每秒转一圈的速度约为3.13米/秒。0.24米半径，周长约为1.5米，因此每秒转一圈需要1.5米/秒的速度，因此产生相同的结果。这是否是纯属巧合，还是由于其它原因，将后面的“以太物理”一节中讨论。
图07.05.01的最下面，一个旋转以1.5米/秒（V1.5）的相同速度进行，但是这次在更短的半径——即，16厘米（R16）——产生更强的向内加速度——得自A = 1.5^2/0.16，解得约为14米/秒^2。如力的示意图所示，这导致物体沿着比先前轨迹更高的圆形轨迹旋转。这可以在杯中的咖啡被剧烈搅动的运转中看到。
提升力
现在看看图07.05.02，它说明了对物体施加更高转速的效果。24厘米（R24）和16厘米（R16）的半径现在分别以6米/秒（V6）的更高速率推进。向内的“向心”加速度相应地更大，并且由等式A = 6^2/0.24给出，其分别算出约为150米/秒^2（A150）和225米/秒^2（A225）。
在这两种情况下，离心力明显大于重力（如G9.8所示的短绿色接近垂直的矢量），因此产生的合力（图中以蓝色显示）比以前更接近于水平。这些物体因此沿着具有更陡峭壁的锥体的内表面运动时（以灰色显示）将以恒定的高度旋转。
图07.05.02的最下面的图显示了这些力压在不太倾斜的壁上（显示为灰色）的情景。壁通过向与其表面垂直的角度来抵抗这种压力（深绿色的矢量）。因此，接近水平的离心力的其余部分产生一个向上的分量（H20和H30，以红色显示），与壁的倾斜面平行。根据物体的速度和壁的倾斜角度，这个向上的力使物体沿着壁向上加速。在这些例子中，这个加速度大约是20到30米/秒^2。在我们的杯子搅拌咖啡的例子中，搅拌速度越快和杯的侧面越倾斜，溢出杯子边缘的咖啡就越多。注意这个离心力的一部分变成了一个组成部分，其作用与重力方向相反。在我们的例子中，6米/秒（每秒六转或360转/分钟）产生比重力大得多的提升力。
螺旋轨道
在图07.05.03中，左侧的图显示的是球体A，可能是一个保龄球，在一个水平面的平板上从右到左直线滚动。正下方呈现的平面图显示，球体的运动是一条直线。 但是，如图的左下方所示，如果球体以一定角度投影到垂直圆柱体中，则在它图中遵循一条从E到F的向上的螺旋轨迹。它所遵循的路径类似于螺母内部或螺栓外部的螺纹。如果移动的物体是水的射流而不是实芯的球体，也会遵循同样的路径。
图07.05.03右边相应的三个图显示了球体的情况，如果不是垂直柱体，它将投影成倒锥体形状。这样，所遵循的路径是从K点开始并延续到L点的螺旋曲线。当这个运动显示在平坦的表面上时，您会注意到球体滚动向D点弯曲。
这清楚表明，有一个额外的横向力C作用在球体上，造成这个弯曲的路径。这就产生了这样的效果：当球体投影成锥形时，它在L点离开的角度大于在K点进入锥体的角度。如果用水射流而不是球或保龄球，也能看到这样的效果。 还应该认识到，随着球体沿着锥体的内表面向上运动，其路径越来越陡。
更陡、更短和更快
图07.05.04中，所示图07.05.03的锥体内表面展开形成一个平坦的表面。所示的交叉线定位为指示锥形表面的每个30度带。如果在A点以30度的角度将水射流投射到锥体的下缘，它稍后将在大约150度的点B处从锥体的顶部离开（S150部分）。出口的角度也是30度，而在其恒常、稳定地上升通过锥体时，显示为蓝色的螺旋轨迹C是所遵循的路径。
蓝线D表示当一股水射入锥体时发生的情况。它像以前一样以30度的角度进入锥体下缘，但是这次水流速度更大。由于这个更高的速度，现在水以约35度的更陡峭的角度从锥体的上缘流出。那个轨迹D在圆锥区段内运行，其跨度仅有120度（S120），因此所遵循的轨迹比沿着前面的轨迹C流动的水射流更短、更陡峭和覆盖得更快。
图07.05.02右下角的示意图显示了从顶部看的圆锥体。所示轨迹C具有其恒定的上升速率，像现在更陡的和更短的轨迹D。锥体的远侧显示了若干路径，说明了如果进入角度在锥体底部，水流是如何逐步增加的。
左下方的图表显示了本讨论中使用的圆锥截面的截面图。它显示了水如何在底缘进入，沿内壁移动并从锥体的上缘离开。矢量M表示水对锥体壁的斜向推力。这是两个力G（对壁）和H（沿壁向上）的刚好等效。这里的力H要比前例中常量的上升运动速率要大得多。
暂定结果
第一部分，只提到了众所周知的事实。然而，在下面的讨论中，对这些例子及其观点的理解将是重要的：
我们注意到：
·每秒钟旋转一次，离心力等于重力。
·这个速度下的物体在倾斜45度的壁上保持的恒定高度。
·如果物体移动得比那快，它会在内壁上爬升。
·提升力随速度和/或壁面坡度的增加而增大。以及
·轨迹沿内壁表面变得越来越陡。
·随着物体向锥体外缘前进，物体以越来越快的速度移动。
“离心推力发动机”基于的原理是空心圆柱体是“被动元件”。另外，沿着静止的内壁流动的工作介质是“活动元件”。现在将在下面部分讨论这些关键属性：
转子缸
图07.05.05展示了一个涡轮机T的示意。最初，这被显示为一个轮缸。图的左上角，显示了一个垂直截面，而右边是俯视图。图底部的示意图显示了缸内壁展开并铺在一个平面上。本例中的圆柱体半径为16厘米（R16），周长为1米。 圆管绕圆周上垂直放置，以起到类似于涡轮机叶片（TS显示为蓝色）的方式的作用。这里显示了十二根这样的管子，每根管子平行于系统轴线，从下到上以直线形式运行。
一股6米/秒的水射流以30度的向上角度进入这些管道的底部。由于缸筒的旋转，水沿着斜线路径从A运动到B。如前所述，水具有水平速度分量——图中以红色标记为V6，并由于水的进入角度 ，有一个约为3.5米/秒的垂直速度（以绿色显示，标记为V3.5）。这些管道中的水流实际上以螺旋路径斜线上行，流动遵循的路径从所示的A到B的蓝色线。如果缸高是24厘米（H24），则水在向上流过竖管的过程中，绕着通过整个S150扇区。
锥形转子
图07.05.06的左上角显示了一个锥形缸涡轮机T。锥体内侧向上运行的管道设置为16厘米（R16）的半径在锥体下缘，而24厘米半径（R24）在锥体顶端。由此这些管道运行在锥体内面时具有弯曲的形状。这些管道可以被认为是执行与喷气发动机中的涡轮叶片相同的功能。
与前面的方式相同，以30度的向上角度将水射流供给进入到管的底部。与前不同，因为水的射流平行进入斜壁，在其最低点不会冲击管道壁。这样，如前所述，缸的总高为24厘米。水流所取的轨迹与前面的完全一致，从上图所示的A运行到B，并再次跨越一个150度（S150）的扇区。
图07.05.06的中心图显示了展平的锥形缸体的表面。深蓝色曲线C显示了水射流在它从从A到B螺旋向上和向外的水流在蓝色扇形阴影内所取的路径。有趣的是，由于出口位的锥体圆周长比入口位的长（分别为24厘米和16厘米长），锥体的旋转速度实际上比水速更高。这意味着当它向上通过锥体内的弯曲管道时水会加速（尽管这不是所有涡轮机的预期运行）。
如图右上角所示，在这个锥形涡轮机内的管道需要向后弯曲，以与涡轮机旋转方向相反的方向。这些管沿着红色所示的路径弯曲，并且标记为G，包含在50度扇区S50内。
如前所述，由于离心力，在这些管道中流动的水压向外壁。一旦水速足够高，水就会被自己的运动向上提升。如果管道允许额外的向上运动，则水将以比进入管道底部更尖锐的角度从管道的顶部排出。
底部的图显示的设计配置是：水以30度角（点E）进入，并同样以30度角（点F）排出。以这种配置，水在仅120度的窄扇区里沿着一个较短、较陡峭的路径D（S120）行进。 由于这条路径较短，管道会采用不同的曲线，就像图中红色显示并标记为H的曲线。管道本身被包含在一个只有40度的扇区（S40）内。
图右上方的示意显示了这个短管的运行。水从A点进入，并通过标记为G的管道向上流动，在B点排出。注意，管道向远离旋转的方向弯曲。这是因为管道的作用类似于喷气发动机，推力的方向与从管道出来的水射流的方向相反。这个图中所示的管道覆盖了50度的扇区。但是，请记住，由于涡轮锥体的旋转，在该管道中流动的水覆盖了150度的扇区。下部管H显示了另一个设计，它跨越了40度。由于涡轮锥体的旋转，该管中的水从E向上流动并了通过120度，且流动得更快和更早到达其出口。这些不同的管道只显示在单个涡轮机的圆锥体上，以说明其用途——因为任何涡轮机结构都是将其所有管道构造为一种设计或另一种设计，而不是这两种形状的混合。
涡轮叶片
图07.05.07的左侧，红色显示的是穿过40度的缸的扇区（S40）时的实际水流的“中性”轨迹H。左上图（用深蓝色表示）中也显示了水流过120度缸的扇区（S120）所遵循的相应陡峭的轨迹D。左下图中，显示了水流穿过锥形涡轮机表面的相应路径。
但是，如果要用流水在涡轮缸或锥体上产生驱动力，则图右侧的示意图显示了必要的配置。为了达到这个目的，输送水的管道需要弯曲更大的角度。这里，管道弯曲的加大是通过——比如说——随意附加的50度去给一个总共的90度，如在扇区S90内标记为L的曲线（用红色表示）所示。
相应地，轨迹K（以蓝色显示）更陡地向上弯曲，同时其扇形减小到只有70度的宽度（S70）。这个数以前是120度，被我们随意减少了50度。右上的图显示了圆柱体涡轮的设计，而下面的图显示了圆锥体涡轮的设计。细线H和D表示原始曲线，当水流过时，不会对涡轮管施加任何扭转力。这些路径可以被称为“中性”轨迹，因为它们不给予任何推力，并且而且它需要更大的曲率——粗线所示——以实际驱动涡轮机。
锥形壁和锥形涡轮
图07.05.08的下部显示了涡轮机T的横截面，其上缘为24厘米（R24）半径，而下缘为16厘米（R16）半径，且高24厘米（H24）。主锥形涡轮下面（虚线下方所示），有一个标记为TE的入口部分，它有12厘米的附加高度（H12），并逐渐减小到12厘米的半径(R12）。
在前面的例子中，讨论了涡轮叶片TS（以红色显示）在涡轮内弯曲管道的的总体配置。在这个例子中，凹槽构成涡轮锥体的外表面。这些凹槽或缺口在外侧是敞开的，而涡轮锥体封装在一个圆柱形外壳里，显示为灰色，并指定为KW。这个外壁支撑内部锥形外壳（未显示），而涡轮转子在圆锥形的壳体内旋转。
水（显示为浅蓝色）充满涡轮转子和外锥形外壳之间的空间。水的一面受限于外层壳体光滑的内壁，另一面受限于构成涡轮“叶片”的锯齿形直槽。
需要这个例子来解释锥体表面的凹槽曲率。不像标准的涡轮机，水从一个短的半径的入口流向一个半径大得多的出口。水不能加速到更大半径所需的更高速度，所以普通的水轮机使水从较长的半径向内流向较短的半径。这导致水流减速以产生扭矩。因此，我们这里的设计在传统意义上看来是“错误的”，在平常的应用中似乎没有意义。这种“错误的”设计只有在使用带锯齿状叶片的锥形转子时才有意义。
锯齿叶片
机械转动动量（扭矩）是由压在涡轮叶片一个侧面的气流产生的。通常，涡轮机在两个相继的叶片之间有效地形成凹槽。实际上，涡轮机的驱动压力被施加到这个有效凹槽的一个面上。以这种配置，前导面代表“压力”侧，而尾随面代表“抽吸”侧。 扭矩的产生基于这两个壁面之间的压力差。 如果完全没有吸入侧——即，“吸入侧”完全没有压力，则这个压力差最大。 如已经描述的那样，沿着具有锯齿形凹槽的锥形涡轮机的表面，这是可能的。
这些涡轮“叶片”的压力侧的朝向是径向相对于旋转方向的。每个槽都有一个面向切线方向的“底部”或内侧。向外斜向运动的水流实际上与那个内表面平行流动。压力侧加上内侧，构成不对称的锯齿形槽的外形。每个内侧从压力侧内缘延伸到后面压力侧的外缘。这些三角形的凹槽实际上是没有后壁的。
图07.05.08中，截面图显示了几条虚线A到H的轴向水平标记。图上部的平面图显示了这些层级水平延伸的位置。在入口层级A处，半径为12厘米，并且环形截面表面可让水进入圆形涡轮面和外壳的锥形壁之间（在此画出跨过30度的扇区）。
再往上，这些齿形叶片进一步伸出涡轮锥体的表面。在点B，内缘还是约12厘米的半径，而外缘进一步延伸到环形槽中。这里例如，显示了十二个涡轮“叶片”，并在60度的扇区B中，有这些“锯齿”。
层级C标记涡轮入口区（TE）与涡轮主体（T）之间的接合点。涡轮“齿”在这个层级的半径为16厘米，而这个层级有最深的槽。这个60度的扇区有两个这样的齿TS。
再往上，外圆周变得更大，凹口变得更长。如果水流的横截面积保持不变，那么凹口就需要相应地变浅。在扇区D、E和F中，它再次跨越60度扇区，每个扇区中显示了两个涡轮叶片。
当扇区H只覆盖30度时，它只包含一个齿。这个顶层的半径为24厘米，位于涡轮出口，应该在这里排出水流，形成一个均匀的扁平射流。因此，涡轮机转子槽的轮廓应该是环形的。而且，先前沿着锥形壁的内侧行进的水现在被装进那个壁和内涡轮锥体之间的空间中。这些表面实际上可以作为喷嘴，并且这个长槽可以附加分隔壁（显示为红色粗线），以扩大区域中的压力表面。
盘梯
图07.05.09试图给出前述的绕涡轮锥体的表面行进的齿形缺口的螺旋配置的印象。类锥山形有一个A面环绕着它。这些面从低角度开始，然后随着升高变得越来越陡。它们中的每个侧面都有一个垂直墙B，由下一个最内的面构成。这些面在图右侧不可见，因为其下坡被隐藏在视线之外。
为清晰起见，在这个图里，锥体是显示为倒置的，因此旋转方向呈现为顺时针，但实际上，当它处于其正确的位置时，旋转将是逆时针的。注意在上图中，进水D以近乎直角撞击这些面，在箭头的方向上提供实质上的推力。
图下部所示的是倒锥体的俯视图，它有一个锥形丘的外观。在E点和F点，标出的线表示锥体表面锯齿形凹口高度。E处的线表示压力侧，而在F处，内侧仅表示斜面，因此不存在“吸力侧”。
现在，这些凹口并非配置成直接向下，而是如图所示在点G处移位。先前的垂直凹口E现在产生压力壁H，对应于先前螺旋路径中的凹口A。较早的凹口内壁F由此产生表面M穿过其直壁B。实际上，整个山丘都是由这些连续的“盘梯”构成的，但是实际上没有任何楼梯。这些路径以越来越小的半径向上盘旋并增加陡峭度。
图中的N点，显示了这些螺旋路径中的一部分。这里，它们之间的直壁只有小的蓝色曲线可见。这个涡轮锥体的整个表面区域都是压力侧，因为这些螺旋表面在其整个周围运行。就像倾斜的降雨，水向下流动时在整个山丘表面流动，而不管在哪里被迫向右转，就会在涡轮锥体上产生旋转力。记住，这台机器有一个确保水流正好在预定路径的锥形外壳。
交叉流
总而言之，图07.05.10中，圆锥的完整360度表面被显示四次，一个在另一个之下。 由于圆锥宽的部分有一个24厘米的半径，周长约为150厘米（R24和U150），而窄的部分的半径为16厘米，周长约为100厘米（R16和U100）。
侧面长约24厘米（H24）。以这些尺寸运用这个例子，流动是沿着锥体内的凹口和沿着圆锥体的壁向上的。
水在窄的圆周处的入射角假定为30度。保持这个稳定的角度将使水流覆盖约150度的角扇区，以相同的角度排出。由于水的离心力以一定角度撞击墙壁，产生向上的力，使得水沿着更陡的轨迹流动，并在越过仅跨越120度左右的扇区（S120）后离开，并以增大的约35度角度离开。那个轨迹D（用蓝色绘制）在顶部图中多次显示。
凹口中的水流将沿着这条轨迹行进。但是，这个水无法跟随锥体顶部较宽圆周的更快移动。为了实现穿过锥体的完整路径的“中性力”轨迹，凹口需要增加三分之一的向后弯曲。这个凹口轨迹H以红色显示，并且包含在40度的扇区内（S40），并且这个路径也在顶图中被多次绘制。
为了使涡轮产生机械捻转力，凹口需要更大地向后弯曲。这里，例如，那个扇区被延展去覆盖90度（S90），以使水向外引导得更快，并在覆盖70度后退出（S70）。在第二个图中，凹口L（以红色显示）和水迹K（以蓝色显示）被绘制多次。
涡轮凹口在这里显示为在其外侧开口的锯齿形凹口。这种配置导致两个分流：一方面凹口内有强制流动，另一方面在锥体壁上有水的自由流动。在第三个图中，这些凹口L（以红色显示）和自由流动的水D（以蓝色显示）的轨迹一样被绘制几次。这两条路径以约90度的角度相互交叉。
因为自由流动的水向上喷射对于运动相当快的涡轮表面来说太慢了，但是如果它沿着如图底部所示向后弯曲的凹口L流动，则水的运动将足够快。在该图中，即显示了由自由流动的水所取的轨迹D（以蓝色显示），也显示了凹口强迫的轨迹K（以红色显示）。同样，两个水流都被绘制几次，并且可以清楚地看到这些路径以锐角相互交叉。自由流动水“刷”横过在凹口中向前流动的水。它是沿着旋转方向这样运动的，而这使得凹口中流动的水开始旋转。
凹口内的水被向后重定向，并将其惯性传递给凹口的压力侧，从而使其向前的运动减速。这水仍然有离心力，但进一步发展，压力侧在它前面远离得越快。如果它们向后弯曲得更大，这种“太慢”流动的水只能向壁施加压力，而且即使在这种情况下，它也只能是一个很小的角度，实际上不会有额外的旋转动量。
另外，自由流动的水不能跟上涡轮在其较大的出口圆周处的较快运动。然而，向外的水流很容易快到足以用水填充凹槽，并绕其纵轴产生额外的旋转。这个旋转水缸实际上像齿轮一样运行——当它将自由流动水的压力施加到凹槽的压力侧上时。沿着锥形壁流动的水不会被压入凹槽中，因此不会被重新定向，而且其向前的运动也不会减速。 因此，自由流动水的离心力可以继续对涡轮的转动动量作贡献，但只是间接的——通过在槽内驱动水缸。
槽内旋转
图07.05.11显示了锥形壁KW（以灰色显示）和涡轮锥T之间的区域截面。自由流动水沿着锥形壁向上和向外运动。在涡轮表面，涡轮叶片TS（浅色阴影）被配置成锯齿状凹口的形状。这些凹槽内流动的水沿着陡峭的轨迹向外引导。转动动量由这部分水流重定向产生。
这些凹槽的压力侧上，还有自由流动水B的附加压力。水的这个分量沿着一个不太陡峭的路径流动，因此它在旋转方向上移动得更快——即，它扫掠越过凹槽。这在槽内流动的水中产生旋转运动C。这增加了凹槽压力侧上的压力。因此，水流的这个自由流动的分量，间接地有助于涡轮机的转动动量。
图左下角的示意图是涡轮顶部出口的草图。所示锥体内壁轻微向内弯曲。这引导水流的自由流动分量进入凹槽。还应注意的是，当这部分水被重新定向时，它也被减速，这进一步有助于涡轮的转动动量。
在图的右下侧显示了出口的横截面和纵向视图。这里，凹槽不再是锯齿状的，而是有了一个恒定的宽度，这导致水以连续的射流排出。这里的槽相当宽，并且可以通过引入附加的叶片ZS来很好地分开，使得水压施加到更大的表面积上。
总结：通过这种配置，就不是所有的水流都被迫进入凹槽并立即重新导向和减速。水的自由流动的部分可以沿其自然方向运动，并且在离心力的影响下，涨它们向外和向上流动时，它们沿着一个更陡的路径行进。沿着这个轨迹运动导致水穿过槽中流动的水。 这反过来又使槽中的水随之向上流动而旋转，而这种额外的旋转运动增加了由水流产生的扭矩。最后，当它接近出口时，水的自由流动分量引导到凹槽中，并且这种重新定向导致减速，这进一步增加了涡轮的旋转驱动。
容易被忽略的另一个有益效果是，事实上每条槽中的水形成长长的一段旋转水。这段旋转水在槽上部旋转得更快，并且这种类型的扭转涡流产生强劲的吸力，它拉着水进入涡轮入口，猛烈地向上朝向涡轮机的出口。在前面的章节中已经对此进行了详细描述，稍后在本文档中对此进行进一步讨论。
横截面
图07.05.12的下图显示了通过锥形涡轮T的截面图，它通过附加部分TE使其入口向下延伸。涡轮和锥形壁KW之间（以灰色显示），水从底部E的入口流入并从上部出口A排出。该流体具有两个分量。第一个以深蓝色显示，沿锥形壁顺畅流动。显示为浅蓝色的第二个在由锯齿状涡轮“叶片”形成的凹槽或槽中流动。
图中的上图显示了这个涡轮的俯视图的示意性截面图。环形出水口A以淡蓝色显示。这个出口形成在锥形壳体内和锥体之间，锥形壳体在该高度处的半径为24厘米，而锥体半径为22厘米。它们分别标记为R24和R22，在它们之间形成一个2厘米宽的出口，截面表面积约为290平方厘米（F250）。同样以浅蓝色显示的是环形入口E，在16厘米半径和12厘米半径（R16和R12）之间形成，因此是4厘米宽，截面积约为350平方厘米（F350）。
在图的右侧显示先前的曲线D（以深蓝色显示），它表示槽中流水的轨迹。水沿其下缘以约30度的角度进入涡轮，再以约60度的角度从涡轮顶部离开。自由流动的水也以非常低的角度进入涡轮下侧，并向上流动直到靠近出口，它被导入凹槽，在那里它也以相同的陡角离开涡轮机。
在上面的例子中，假定入口的水速约为7米/秒（V7）——即，以30度的角度进入，同时在约6米/秒（V6）以水平方向运动时，速度与涡轮在那个层面的运动速度相同。入口，水具有一个约为3.5米/秒（V3.5）的垂直运动速率。如果我们假定出口的水速也是7米/秒，由于其出射角为60度，其水平速度将只有3.5米/秒。然而，实际上它以6米/秒的垂直速度排出（参见矢量图）。
管道内，水流的线性流速与管道的截面积成反比。在我们的特殊情况下，由于运动的旋转分量，水流还取决于流体的“梯度”，而不仅仅是轴向上的运动速度。如果水通过一个横截面积为250平方厘米的开口以6米/秒的速度从顶部排出，那么如果入口水流的垂直速度仅为3.5米/秒，则需要一个横截面积约为430平方厘米的入口，所以我们只有390平方厘米的横截面积有点过小。
通过离心力的抽吸效应
上面提到的，向心（向内）加速度比重力下的加速度在相对低速在像这样窄的一个半径内强。由于离心力随着速度的平方增加，向外的压力是水的重量的倍数。以这里所示的锥形壳体壁的倾斜，大约三分之一的这个力会产生沿着该壁向上推动的结果。
因此，向上的水流被转移到越来越陡峭的轨道上，因此它以相当尖锐的角度从涡轮机出口排出。但如果进气口的截面太小，则会阻止足够的水量流入涡轮机并阻碍向上的运动。这导致水的自由流动分量沿着更平坦的轨道移动，这又导致离心力的增加。因此，最后，截面过小的进水口产生巨大的吸力，进水会被非常强烈地向上拉。
前面章节中描述的涡轮机只能使用泵产生的流量。用气动机，可以产生相对的空隙域进入其空气颗粒通过它们的自身正常分子运动的移动。以最小的输入能量自动加速至声速是可能的。
水是不可压缩的，所以压力立即通过水被传递。吸入压力也立刻起作用，不会延迟。 因此，如果涡轮机上部区域的水被离心力向上推动，则这些力也会对涡轮机中较低位置的水产生向上的拉力。因此，与前面介绍的所有机器不同，在这种涡轮机中，仅依靠离心力的作用生成流量。使用类似机器的实验已经证实，当作用于相同水量时，即使仅使用具有平面表面的简单锥体，上拉的水也能够比重力令其向下移动的水多。
混合动力可逆式水轮机
这种类型的涡轮机也可以作为泵来使用。如果锥体被驱动旋转，则会导致周围的水旋转。在壳体的锥形壁上，水通过离心力被提升。该“泵”没有前向面，因此不会影响压力。水呈现了垂直壁，与“盘梯”靠得很近，连续不断地拖拽水进入旋转。水被提升得越高，遇到的锥体半径越大，其经受的离心力越大。
随着旋转运动增加，提升力分量变得更强，而水被压入槽的斜面，并达到了让泵变为自供能而不再需要任何输入能来持续运行的转动动量。如果旋转速度继续增加，并达到涡轮模式，那么，如果涡轮未被加载，则它将自动加速，直到水已经不能更快地进入入口——或者，直到涡轮自毁。
安全第一：免责
图07.05.13中，先前讨论的要素显示为安装在外壳G中（以灰色显示）——以及一些附加要素。最重要的新组件是“闸阀”B（以黄色显示）。 这是一个可以升起或降下的环形装置（如图的右侧所示），以控制水流量，而且如果有必要，在无控自加速下使装置完全停止。
如果喜欢，那个控制阀可以是不同的结构和安装在其它地方。这类设备的明确要求是能够在操作过程中保证完全安全。应该记住的是，离心力随速度的平方而增加，这意味着快速旋转一公斤的质量可以在壳体壁上产生数吨的负载。这部分巨大的力被转化为旋转动量。
我一般只描述运动原理以及如何设计一些结构元素。但是，必须明确，对于实际制作或使用任何这类机器，我不承担任何责任或义务。所有风险的全部责任完全由决定实际建造或经营此类机器的人承担。
流程
如上所述，水（用浅蓝色表示）通过入口E被吸入到指定为TE的涡轮入口区。这些水于是向上向外流，在定位于靠近外壳KW的锥形壁的锯齿形涡轮槽内流动。接近出口处，水被偏转到一个在整个涡轮锥体中运行的槽中，结果在图07.05.13中的出口A，一个稳定、平坦的水射流向外喷出。这些水飞入显示为暗浅黄色的充满空气的区域，并在重力作用下降落——如蓝点所示。 回流区域R中的水位仅比出口A的水位低几厘米，所以水仅通过很小的高度抵抗重力而被提升。
离开涡轮机的水流以相对陡的角度流动，并且那个水流相对于已经旋转的涡轮机锥体相对地缓慢移动。当向下流动时，水应产生一定程度的更快的旋转运动，由正确弯曲的翅片引导——这里标记为“回流定子”RS（以深蓝色显示）。锥形壁通过这些横梁连接到壳体。
图下部，回流区标记“入口定子”ES（以深蓝色显示），而通过这些翅片，水再次被引导到涡轮机入口区。如前所述，由离心力产生的吸力将水向上拉。水不会直接向上流动，但会随着它向上运动而旋转，因此产生旋转加速力。
如图底部的平面示意图所示，入口区由六个适当弯曲的翅片分离。如果需要，这些水道部分可以具有垂直分隔器。形状（或任何等效的导管设计）产生涡轮机入口处所需的水流的必要旋转和角度。
范例：马泽纳尔和克莱姆
有经验的读者将熟悉汉斯·马泽纳尔（Hans Mazenauer）的引擎和理查德·克莱姆（Richard Clem）的工作引擎。这些内容在我的《以太物理》一书的第05.10章“龙卷风电机”以及2005年的 “自动电机”章节中有详细介绍。在这些章节中，我重点研究凹口内扭转流的吸力效应，而在这里的“离心推力发动机”的这种设计中用了巨大的离心力。
如图07.05.14的上图所示，马泽纳尔确实用了气动的双锥体。从静止起步直到速度导致其自毁，这确实无外援地加速了。最不幸的是，马泽纳尔由于这些实验破产了，因此无法成功地完成他的工作。马泽纳尔用了双锥体，其中大部分（如图的左侧所示）用作涡轮机，而小部分起着泵的作用。运行过程中，空气在向内旋转和向外旋转的旋涡中移动，并被槽内的扭转流所覆盖。
然而，这种具有从外向内流动的驱动介质，并非十分有效。 需要的是旋转涡旋，向涡轮机入口运动，而这最好由前面所示的静止翅片入口定子（至少在使用水作为工作介质时）产生。
克莱姆的引擎设计基于沥青泵，毫无疑问，他开动他的车没有消耗任何普通燃料。 基于已知的草图和图片，他确实用了相当小梯度排列的凹槽的锥体（见图下部）。 然而，在凹槽中流动的工作介质被其自身运动模式“搅动”。 虽然这对于加热沥青来说是一个优势，但这意味着克莱姆不得不驱散过剩热，并且由于产生的高温，他用油作为他的工作介质。正如我上面的分析显示，陡峭得多的凹口与好得多的角度结合，产生大得多的扭矩。此外，克莱姆的槽很小，没有呈现出大的表面对驱动介质的强大阻力。
正如这里的例子那样，利用水运动的离心力，而转动动量通过施加到涡轮表面的压力来实现。因此，这些凹槽只需要暴露它们的压力面，在这些面上的流体可以产生最好的效果。所以，与马泽纳尔和克莱姆的这些例子不同，我的分析表明，这些锯齿状涡轮通道形成的“无吸力侧的凹沟槽”非常有利。
水平轴
用这类发动机的水平轴型号时，需要补充一些部件和细节来实现设计。这种配置是一种有趣的改变，可以用图07.05.15所示的形式。这里，锥形壁KW（以灰色阴影显示），涡轮机T和涡轮入口TE与那些已经讨论过的类似。然而在出口A，现在水降下（如蓝点所示）通过充气区（浅黄色阴影）进入储水器。如前例所示，在出口处安装有安全阀B（以黄色显示），用于控制流量。
水流入回流罐R（浅蓝阴影）。 从那里，它通过泵P（显示为绿色阴影）和螺旋导管C被引导到入口E。这个入口导管被配置成斜线，使得水以涡轮机运行的所需角度进入锥形壳体壁和涡轮锥体之间的空间。
泵在水箱中安装的位置相当低，因为它仅用于启动静止状态的涡轮机。一旦涡轮机运转，涡轮就产生足够的吸力去维持水流量而无需施加任何外部动力。涡轮运行时，水泵只是空转，锥形涡轮机内部的水的旋转而产生的吸力导致水流旋转。实际上可以通过驱动泵来提高涡轮机的转速，从而增加通过涡轮机的质量的流量。
原则上，任何泵都可以用在这个位置上。在这个例子中，原理图显示了有其偏心轴和径向移动泵叶片PS的“滑阀泵”P（以深绿色显示）。这种泵的优点在于，它有一个精确已知容积容纳于其缸室中，而每次旋转期都输送确切的量。因此，泵浦的量与泵的转速成正比。
少施工量
这种具有水平轴的涡轮发动机可以安装在车辆中，以提供通过标准离合器和齿轮传动装置的机械驱动。另一方面，由于电力有许多不同的用途，这种发动机可以便宜地用于驱动发电机。这种配置产生的电力可以很容易地用于为泵及其控制装置供电。请注意，用垂直轴涡轮机也可以很容易地实现发电。
一般而言，我们倾向于认为需要更大的吞吐量才能产生更高水平的性能。然而，这里的性能是基于离心力和向心加速度的，而且因为它们与半径成反比，通常的想法是性能随着尺寸的增加而增加，但并不适用。在任何给定的速度下，小半径下的离心力比大半径下的大得多，并且在较小的涡轮机中垂直提升成分也相应地更强。
图07.05.16所示的涡轮机T有一个仅为18厘米的出口层半径。壳体KW的锥形内表面（显示为灰色）以直线角度下行至螺旋状入口区E。水从涡轮机的顶部通过出口A流出，并通过回流管R向下流回。这个回流呈螺旋状向下卷绕并进入泵P（绿色阴影），泵通过导管C将其推回进入涡轮机底部的螺旋状入口。此处显示水路通过涡轮和后续的以浅蓝阴影显示的回流管，而泵和涡轮机入口内的水路以深蓝阴影显示。
这个示意图所示的泵是一种叶轮型泵，它的运行方式与上述的滑阀泵类似，即，泵的每次旋转表示已知体积的水的通过量。这种涡轮机由泵的旋转控制。当泵静止时，其操作与截止阀几乎相同。另外，由锥形壁处的流动产生的吸力导致通过入口返回到泵。当涡轮机运转时，泵实际上起着“调节器”的作用，其不需要太多的能量输入。
涡轮机的所有内部空间也可以充水——包括出口A处的区域，从而产生完全闭合的水路。涡轮机的这种设计也可以配置成水平轴。另外，这种组合运动的一般原理可应用于涡轮机设计的大多数变体。
不可能？
我们现在讨论经常问到的问题，即“为什么这台机器可以工作？”。 毫无疑问，当以每分钟高转速旋转时，一公斤的质量会在缸体周围的内壁上产生大量的压力。考虑锥形内壁，毫无疑问，大量的水流会向外从狭窄的半径向更宽的半径挤压。而且，无疑，事实上这个流体可以通过涡轮叶片产生作为副作用的机械转动动量。需要通过实验来确定的是涡轮锥体和壳体锥形内壁之间的最佳能量汲取和距离。绝对肯定的是，涡轮机将不需要产生的全部动能来为自己提供动力。
由于水具有“粘性稠度”，任何沿锥形壁的流体都会对其下方的水产生吸力效应。 这意味着流量压就像流量吸力，因此产生一个封闭的流动回路。回流应该构成最低程序的摩擦损失，并应该是“中性力”，无需能量输入而起到所需的作用。重要的是，被导至窄半径入口的水不会抗拒离心力运行涡轮机。
应用这些设计参数时，可能产生一个具有过剩能量的稳定巡回的流体。水（具有相当重量）的“瀑布”的动态压被转换成机械转动动量，并且于此之后，水必须以“能量中性”的方式继续其流动，因为它被引导向内到入口区。在上述运动原理如何运作的例子中给出了各种结构测量。然而，应该认识到，这些测量只是作为所涉及原理的一个例证，当这种类型的涡轮机正在构建时，可以用多种替代规格。以下设计也说明了一个有效工作的设计。
出口和水缸
图07.05.17中显示了具有作为锥体的一部分的齿状涡轮叶片TS的水平轴涡轮机T。涡轮机的主锥体通过涡轮机入口部分TE延伸。与这些表面相对的是锥形壳体壁KW（以灰色显示）的空心锥体，并且它连接到主壳体G（也显示为灰色阴影）。水（以浅蓝色显示）以旋转运动在这些表面之间流动。这种物理结构和运行运动与前面的例子相同。
在前面的施工示例中，有人建议沿着侧锥壁的流体在刚从涡轮机锥体离开前被导入到涡轮机凹槽中。要让它有效，出口区必须有足够的流量。在这一点上，只有实际实验才能确定多少百分比的自由流动水引导进入到涡轮槽中是最有效的。例如，该图显示了出口A的设计，其中锥形壁处所有的水都可以自由流出。这里，锥脊产生平滑弯曲的水流穿过涡轮锥表面。
这个设计中，显示一个新的结构元件为环绕涡轮锥体上缘的环形B。水切向地进入这个“圆形管”，并大约180度掉头。此前，所示水以约60度的角度离开出水口，所以水将以螺旋轨迹进入这个管道。无论进入的角度是多少，水会由于自身运动产生离心力而切线地离开“圆形半管”（因此，如这里的图所示，它将向右侧移动）。
像这种急遽重定向，通常产生具有相应的主要摩擦损失的湍流。这是因为在任何普通的管道折弯中，弯曲周围的内部流动路径比弯曲周围的外部流动路径短得多。但是，在这种情况下，没有任何一个这样的狭窄弯曲的内部——而且水在流动时，水在圆柱形运动中保持旋转。在这些水缸内，不同半径和不同转向速度的流动层在没有摩擦的情况下保持相抵。这种“全方位”的管道使水在其内部旋转，起着像滚珠轴承那样的作用，因此出口的水流重新导向入口的水实现了最小的摩擦损失。
轴向回流
锥形内壁KW（灰色阴影）需要用道钉C（所为示深蓝色）连接到外壳G的外部（也用灰色阴影表示）。回流管道一直绕着涡轮机定位，而它有着一个环形的横截面。该导管中的水以大约60度的旋转角度流动，因此这些横梁应当造形成鳍状物，将流体推向约75度的更大角度的流体——向右。
环形回流导管D（浅蓝色）的截面相对较大，所以其表面处的摩擦很小。在导管中的水向右运动相对较慢。这个区域代表了水流的“缓冲区”，因为那里的水可以向右移动，随着水的流动而调整旋转速度。
这里另一个新结构元件是鳍片E（显示为深蓝色），功能类似于定子。与前面的例子不同，这里的水流被定向到一个直的轴向流动（从左到右没有任何旋转）。回流管D中，水或多或少仍以螺旋状的轨道运动。因此，鳍片E的左端应该是圆的，以避免任何摩擦损失，而这些鳍片的右边缘应该锋利地结束。
不像横梁C很少，横梁E应该装了大约12到18个。导管的截面积变小，因此水会相应地加速。不像之前截面积的放大，这种窄化不会影响阻力。现在水由这些鳍片E与系统轴线平行地被引导。水在那里不会围绕系统轴线旋转，因此没有任何系统轴线的离心力径向向外作用。
向心回流
像一路围绕运行的环形B，我们现在有了环形F（浅蓝色阴影）。水切向地进入这个环，径向向内流向系统轴线，然后经过导管H（深蓝色阴影）离开这个环流向涡轮锥体。像在环形B内——这里同样——环形F中的水流是旋转的，这里再次发生相对急遽的重定向而无明显的摩擦损失，实际上就像滚珠轴承。
随着水的移动，任何时候其离心力都被导到壁上，与壁成直角。由于这个离心力的方向，水沿切线向内的方向从环形F流出。环形进一步向内走，其体积减少，但随着它接近导管H，它会进一步打开，允许运动有额外的补充的空间。从而，水在系统轴线处被向内引导到较小半径处，而这个运动并不与在系统轴线的径向离心力的方向相反。
现在环形F的水以轴向方向朝涡轮机入口运行。但是，入口的水在到达入口时，需要绕系统轴线旋转，以便产生必要的离心力。因此，水要以约30度的角度通过涡轮入口进入涡轮锥体和内壁之间的空间。那个流体的重定向，（向内并朝向图的右侧）通过导管H实现流动成为旋转流体。鳍安装在这部分，将来自环形F的水向内径向引导。这些鳍片向系统旋转方向上轻微弯曲，因此水通过略微的角度偏转引向涡轮机入口E，以所需的30度角结束。
泵和控制
水到达涡轮入口区域前，会流经泵P（绿色阴影）。其泵叶PS（深蓝色）与前面提到的鳍片成直角配置，以产生与涡轮机旋转方向相反的60度角。正常运行时，该泵在那个斜线流体内“空转”。锥形壁处的水的吸入通过泵斜向地回到导管H，并从那里径向进入环形F，因此到其入口E。
因此，基于沿锥壁导致的推力，水被从涡轮机出口A推入回流管D。另一方面，由于闭合回路内的总的流量，水被拖入涡轮入口E。因为鳍片E和环形F以及鳍片H的第一部分内的水，不绕系统轴旋转，所以没有离心力妨碍径向向内的运动。所以这种水的重定向表现为对流动几乎没有阻力。
泵具有重要的控制功能。正常运行时，泵转速与水流速度相同。如果需要更高的性能，那么泵将加电而加速水流，加速水射流供给涡轮入口，从而立即提高推力。
或者，如果泵的转速降低，则进水射流效率降低，离心力减小，降低了涡轮机的性能。如果泵完全停止，则水逆向流入涡轮机，从而将转动动量降低到零。
因此，这种泵实际是一种“控制”装置，它启动系统，控制其运行模式，应付简单的额外性能要求，并可用于使系统停止运行。请允许我再次指出，如果系统不过载，系统是自动加速的。确定涡轮机的最大转速并防止超过这个值是至关重要的。让我再次指出，这份文档只提供了这类机器的一般设计所需的理论思考，然而，对于实际生产或使用任何这类机器所涉及的任何风险，所有责任仅仅与建造或操作它们的人有关。
紧凑和完善
这里描述的类型涡轮机可具有以下尺寸：一个外径约60厘米的缸体。涡轮出口半径在18.5厘米到20厘米之间，横截面积约为180平方厘米。如果水以6米/秒的速度轴向排出，则质量吞吐量将为每秒约100千克（15厘米直径管和100升/秒的水流量——约20公里/小时）。涡轮机入口处的泵叶片半径在10厘米至15厘米之间，截面积约为360平方厘米，产生的轴向水流为3.5米/秒。这种吞吐量是通过仅600转/分钟的转速实现的。
任何人都可以通过计算来估算这款紧凑型发动机的性能。与其它已知机器不同，它不同于任何已有的其它设计，这种“离心推力发动机”利用这些巨大的离心力，不仅产生机械转动动量，而且还自动产生持续、稳定的工作介质的循环。
当然，这些一般的设计原则需要进行优化，直到完美设计的版本在商业上可用。目前在车辆中使用的所有内燃机都有可能被这种零消耗的发动机所取代，当然，这种涡轮设计也可以满足其它各种动力要求。
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