Владимир Околотин
Многиевека люди относились к массивным телам как своеобразным складам движения –сколько в них вложишь, столько и вернешь. Но вот родилась дерзкая надежда превратитьсклады в источники: нельзя ли так пошевелить грузами на тележке, чтобы тапоехала сама собой, за счет внутренних сил?
Такиеэкипажи можно называть по-разному: инерцоидами, дебалансными механизмами,безопорными движителями… Заставить инерцию работать – дело полезное, однакосама возможность создания безопорных движителей предельно сомнительна.
Сначаласлово энтузиастам. Например вот что говорит, обрисовывая сложное положение понестандартной поисковой проблеме инерцоидов, Б.Романенко (г.Химки Московскойобл.), организатор и руководитель общественной лаборатории механоинверсии:«Сейчас нас 120 человек. Мы не можем ждать, пока появится кто-то, кто нам всеразъяснит и укажет истину. Тем более что пока ничего вразумительного по теорииинерции слышать не приходилось. Одни говорят, что центробежные силы (ЦБС) есть,другие их отрицают. Теория эта запутанна, во многом непонятна. Поэтомуприходится надеяться на свой инженерный опыт, на свои руки и головы. Мыработаем, думаем, строим модели вот уже в течение 15 лет...».
Авот как описывает состояние дел инженер М.Денисов из города РудногоКустанайской области: «О силах инерции прошли две широкие дискуссии,опубликовано немало статей и книг, но ясность все еще не достигнута.Изобретатели не стали ждать решения спора: в 1926 году Г.Шиферштейн получилпатент №10467 на повозку с колеблющимся грузом, которая может двигаться поснегу, земле и воде.
В1934 году М.Колмаков из Челябинска предложил повозку (а.с.№45781), котораядвинется, как считает автор, за счет ЦБС. А потому она не нуждается в дороге ив сцеплении с поверхностью пути, напоминая что-то вроде центробежной ракеты.
С.Купцови К.Карпухин (1961 год, а.с.№151574) придумали плоскую самоходную систему сэксцентриками, создающими центробежные силы. Через десять лет похожие прыгающиемеханизмы построили М.Чернин и Ю.Подпругин...».
Чтоже можно сказать сегодня по существу дела? Ссылаясь на теоретическую механику,специалисты-преподаватели отрицают возможность работы безопорных движителей.Однако некоторые модели перемещаются, хотя причины движения теоретики видят вособенностях сцепления тележек с дорогой.
Многочисленныеизвестные модели и предложения по инерцоидам можно условно отнести к шестиразличным конструктивным типам.
ИМГ – инерцоиды с машущими грузами
Вних массы на рычагах движутся взмахами, как крылья птиц. Примером может служитьизвестный случай из биографии К.Э.Циолковского. В 1873 году у него, 16-летнегоподростка, учившегося самостоятельно, появилась идея центробежного механизма,который состоял из привода и двух перевернутых маятников, принудительноциркулирующих вверх-вниз (рис.1). При дальнейшем размышлении будущийосновоположник современной космонавтики отказался от своей мысли.
В1899 году подобный аппарат все же был построен 17-летним американцем Р.Годдардом,впоследствии одним из пионеров ракетной техники. Однако его модель незаработала. Возвращаясь к машине подобного типа, П.Колосов из Томской областиполагает, что центробежные силы реальны и устройства, работающие на их основе,смогут заменить самолеты. Однако эта уверенность ничем не обоснована, ибо неучтено равное действие сил, прижимающих аппарат к земле при ускорении грузов.
/>
Рис.1. При взмахе грузами аппарат может подпрыгнуть, оттолкнувшись от земли, но ввоздухе опоры нет
Рис.2. В тележках В. Толчина грузы ускоряются (зона I), замедляются (зона II) илидвигаются по инерции (зона III)
ИУГ – инерцоиды с ускоряемыми грузами
ОтИМГ рукой подать до ИУГ, если от частичного прохождения окружности перейти кполному замкнутому циклу (рис.2). И здесь сумма импульсов за цикл, при учетецентробежных сил и реакций разгона, равна нулю, что хорошо понимал один изсоздателей ИУГ В.Толчин из Перми. В его моделях массы грузов и длины рычаговнеизменны, но грузы движутся с переменными скоростями.
Придемонстрациях такие модели рывками смещались вперед. Пытаясь осознать причиныдвижения ИУГ, А.Прохоров (журнал «Природа», №8 за 1978 год) предположил, чтосмещение связано с нелинейной зависимостью трения колес тележки о дорогу.Трение растет вместе со скоростью, а потому сильнее тормозит ИУГ при торможенииэксцентриков, чем при их разгоне.
Н.Филатовиз г.Калинина показал, что фактический пробег ИУГ за цикл вчетверо больше, чемследует по этой гипотезе, а потому выдвинул другую причину; согласно ей движутмеханизм кориолисовы силы, которые удалось упорядочить.
Своеобразнообъясняет движение ИУГ М.Колмаков из Челябинска. При работе попеременновключаются то разгонный двигатель, то тормоз, меняющие скорости эксцентриков,которые вращаются в разные стороны. Тележка всегда смещается навстречуэксцентрикам, и при разгоне грузов смещение больше, чем при торможении, ибовключение тормоза эквивалентно кажущемуся росту массы.
ОсобоМ.Колмаков отмечает, что при замедлении эксцентриков тратится энергия навыделение и рассеяние тепла. Отсюда следует, что ИУГ движется за счет внешних,а не внутренних сил.
А.Якин(г.Пермь) смог менять скорости грузов при равномерно работающем приводе,заменив включения-отключения мотора встройкой эллиптических шестерен.Оказалось, что чем быстрее движутся эксцентрики, тем хуже двигается модель«псевдоинерцоида». Объяснить эту зависимость можно, допустив, что тягапорождается разбалансом потерь в активном и пассивном полуциклах. С ростом жеоборотов грузов эти потери сравниваются, отчего тяга исчезает.
Многомоделей ИУГ построил доцент Л.Кукушкин (г.Витебск) с целью отработки перспективнойдля практики конструкции.
ИПР – инерцоиды с переменным рычагом
Если,сохраняя обороты, изменять длину рычага, то центробежная сила меняется в той жемере. В а.с.№731031 Н.Бобоеда и П.Колосова от 1976 года для улучшенияроторно-поршневых двигателей предлагается простой механизм, момент инерциикоторого увеличивается из-за смещения шаровых поршней к периферии под действиемЦБС при раскрутке вала (рис.3).
Напоромгаза извне можно вернуть поршни обратно к валу и этим снизить момент инерции иповысить обороты. Что же тут от инерцоида, спросите вы. Да ничего, лишьостроумно использована ЦБС, что встречается довольно нечасто. Подобную идею, нов общем виде предложил в 1979 году член-корреспондент АН Грузинской ССРК.Барамидзе, учтя одновременно и кориолисову и центробежную силы.
Достоинстватиповой конструкции ИПР по а.с.№589150 обсуждает Н.Пантюхов (Крымская обл.). Поего подсчетам, если грузик массой 0,2кг обкатывается по внутренней стенкеотверстия с постоянной скоростью 100 об/с, а радиус его вращения при этомменяется от 0,16 до 0,2м, то создается неуравновешенная ЦБС, и сила тягидостигнет 3,3т, как в мощном тракторе Т-150К.
/>
Рис.3. При раскрутке вала шаровые поршни сместятся, момент инерции вырастет,запасется большая энергия вращения
Рис.4. При росте длины плеча и постоянных оборотах центробежные силы вырастут, ноих уравновесят силы реакции в приводе
Неправда ли, весьма заманчиво? Здесь нет силовой передачи, потому не нужнышестерни, усилия можно менять плавно, а не ступенчато, – словом, выгодыналицо… Увы, такой механизм работать не может. Действительно, ЦБС в «малом»полуцикле меньше, чем в большом» (рис.4), но вместе с удлинением рычага сгрузиком надо менять силы привода, чтобы не упали обороты. Из привода, вототкуда появятся новые ЦБС, но мотор получит такую же отдачу в обратномнаправлении.
Почемуже эти модели все-таки чуть-чуть да двигаются? Вероятно, в разных полуциклахпотери на трение в приводе и при обкатке грузика немного различны, и ихразность идет на тягу.
ИГШ – инерцоиды с переменной массой
Такихмеханизмов еще нет, но их можно сделать, поскольку центробежные силы зависят отскоростей, плеч и масс вращаемых грузов. Но и тут затраты на перемену массокажутся равными выигрышу. Опять вся надежда на потери.
ИХ– инерцоид-хранитель
Еслималый груз разгонять малой силой, но долго, то запасенный импульс можносработать быстро с большой силой. Именно так работают французские игрушкиперкуссаторы (по-русски «стучалки»), когда лошадка скачет из-за ударов маятникапо ее передним ногам. О физике передачи сил таким способом убедительно пишетН.Гулиа в своей книге «Инерция» (М., Наука, 1982).
Еслипотерь нет, то вибратор, который лишь колеблется около центра масс, все жесможет прыгать из-за разных сил трения о стол. Но если сам «стол» встроить вмеханизм, то не получится ли инерцоид, тяга которого опять-таки равна разностипотерь при разгоне-ударе груза? И нельзя ли сделать чудо-ИХ с маховиком? В однусторону кинетическая энергия зарядки потратится на вращение массивного колеса,а в другую – кто знает? – не даст ли перемещения экипажа в целом (рис.5).
/>
Рис.5. Нельзя ли одной рукой толкать тележку, а другой вращать маховик?
Рис.6. «Бесступенчатый инерционный усилитель» И.Некрасова призван передавать усилияс вала на вал без зубчатых передач; а – принципиальная схема, б – общий вид
Запасание,хранение и сработка механической энергии полезны во многих случаях. Тот жепринцип заложен в основу довольно странного инерционного усилителя мощности,придуманного И.Некрасовым из Выборга (рис.6а и 6б).
Самсобой напрашивающийся ИХ предложил Ф.Сулимкин (Липецкая обл.). Если вкосмическом корабле раскрутить встречно две массы, а потом в нужный моментоборвать тяги, то грузы вылетят без реакции, но, ударившись в торец корабля,толкнут его (рис.7).
«Здесьявно кроется ошибка, – возразит читатель. – Надо еще учесть силы, которые прираскрутке грузов передадутся кораблю, а уж при выбросе-ударе грузов скомпенсируются».Но тогда, может, просто не отцеплять грузы, пусть себе корабль летит сгружеными центрифугами, как чудо-ИХ? А варьируя обороты разных центрифуг,менять направления и скорости движения корабля.
/>
Рис.7. В центрифугальном космолете Ф.Сулимкина появляется тяга при встречнойраскрутке масс или при ударе брошенных масс а торец корабля? Можно использоватьэти силы порознь или вместе
Рис.8. В модели В.Мосолова сознательно приняты многие меры для передачи ударов водну сторону и гашения энергии в обратном полуцикле
ИД – инерцоиды-диссипаторы
Этосамый обширный класс предлагаемых конструкций, возможно, потому, что именно засчет диссипации (рассеяния) энергии, по мнению энтузиастов, должны двигатьсяинерцоиды. Вот для примера три конструкции.
МосквичВ.Мосолов построил тележку. В ее кузове другая тележка с батарейкой и микромоторчиком,который через редуктор и планетарную шайбу с каждым оборотом толкает штырь, ауж он-то часто колотит в стенку машинки изнутри (рис.8). В обратное положениештырь оттягивается резинкой.
РазновидностямиИДов можно считать модели М.Жаркова из города Горького. Еще в 1929 году онзаметил, что при расширении газа через сопло импульс вроде бы теряется.Подобную идею заложил в а.с.№365938 Р.Чуркин (Московская обл.). Он предложилсоздать параметрический инерционный привод в виде жесткого замкнутого трубопровода,частично заполненного вязкой электропроводной массой. Эта масса толкаетсяэлектромагнитным полем и, проходя мембрану с пневматическим дросселем, должнасоздать направленное импульсное поступательное движение (рис.9). По его жеа.с.№909374 на лопастях встречно вращаемых турбинок закреплены дебалансныегрузики. Эти неуравновешенные массы должны служить вибровозбудителями, когда ихпритягивает электромагнит статора. Если синхронизировать частоты вращениятурбинок и возбуждения электромагнита, то автор надеется получить тягу.
/>
Рис.9. По предложению Р. Чуркина можно сместить механизм, если меняется агрегатноесостояние рабочего тела
Рис.10. Г. Копытов надеется получить неуравновешенные силы с помощью колебанийжидкости электрическими разрядами (А) или оттягивая падающий железный брусокмагнитом (Б)
Примерноо такой же конструкции говорит Г.Копытов. Если падающий груз притянетсямагнитом, то, получив импульс, он передаст его тележке (рис.10Б). С той жецелью хорошо бы создать колебания среды электрическими разрядами (рис.10А). Ивсе же законы Ньютона, сохранения механического импульса справедливы и дляэлектромагнетизма, хотя здесь еще труднее разобраться в физике процесса.
Итак,ИМГ, ИУГ, ИПР, ИПМ, ИХ, ИД… Кто знает, не появятся ли в редакционной почтеновые И? А потому поспешим вынести главное хотя бы из столь краткого, далеко неполного, но, заметьте, доброжелательного обзора. Оно же, думается, сводится кследующему: соль вопроса в поиске уничтожения одной из двух противонаправленныхсил. Другое дело – как это сделать. Трением? Расширением? Еще чем-нибудь? Лишьне забывайте, чем это грозит. Ведь если подобное удастся, содрогнется не толькотехника, а и вся наука, ибо на сохранении импульса базируются все знаниячеловечества. А раз так, то не лучше ли, прежде чем браться за очереднойинерцоид, проштудировать соответствующую литературу?
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.n-t.org/