Володимир Околотін
Багато століть люди ставилися до масивних тіл як своєрідним складах руху - скільки в них вкладеш, стільки й повернеш. Але ось народилася зухвала надія перетворити склади в джерела: чи не можна так поворушити вантажами на візку, щоб та поїхала сама собою, за рахунок внутрішніх сил?
Такі екіпажі можна називати по-різному: інерцоідамі, дебалансного механізмами, безопорними рушіями ... Змусити інерцію працювати - справа корисна, однак сама можливість створення безопорним рушіїв гранично сумнівна.
Спочатку слово ентузіастам. Наприклад ось що говорить, змальовуючи складне становище за нестандартною пошукової проблеми інерцоідов, Б. Романенко (м. Химки Московської обл.), Організатор та керівник громадської лабораторії механоінверсіі: «Зараз нас 120 чоловік. Ми не можемо чекати, поки з'явиться хтось, хто нам все роз'яснить і вкаже істину. Тим більше, що поки нічого зрозумілого з теорії інерції чути не доводилося. Одні кажуть, що відцентрові сили (ЦБС) є, інші їх заперечують. Теорія ця заплутана, багато в чому незрозуміла. Тому доводиться сподіватися на свій інженерний досвід, на свої руки і голови. Ми працюємо, думаємо, будуємо моделі ось уже протягом 15 років ...».
А ось як описує стан справ інженер М. Денисов з міста Рудного Кустанайської області: «Про силах інерції пройшли дві широкі дискусії, опубліковано чимало статей і книг, але ясність все ще не досягнуто. Винахідники не стали чекати вирішення спору: у 1926 році Г. Шиферштейн отримав патент № 10467 на воза з вагається вантажем, яка може рухатися по снігу, землі і воді.
У 1934 році М. Колмаков з Челябінська запропонував візок (а.с. № 45781), яка рушить, як вважає автор, за рахунок ЦБС. А тому вона не потребує в дорозі і в зчепленні з поверхнею шляху, нагадуючи щось на зразок відцентрової ракети.
С. Купцов і К. Карпухін (1961 рік, а.с. № 151574) придумали плоску самохідну систему з ексцентриками, створюють відцентрові сили. Через десять років схожі стрибучі механізми побудували М. Чернін і Ю. Подпругін ...».
Що ж можна сказати сьогодні по суті справи? Посилаючись на теоретичну механіку, фахівці-викладачі заперечують можливість роботи безопорним рушіїв. Однак деякі моделі переміщуються, хоча причини руху теоретики бачать в особливостях зчеплення візків з дорогою.
Численні відомі моделі та пропозиції щодо інерцоідам можна умовно віднести до шести різним конструктивним типам.
ІМГ - інерцоіди з махають вантажами
У них маси на важелях рухаються помахами, як крила птахів. Прикладом може служити відомий випадок з біографії К. Е. Ціолковського. У 1873 році у нього, 16-річного підлітка, який навчався самостійно, з'явилася ідея відцентрового механізму, який складався з приводу і двох перевернутих маятників, примусово циркулюючих вгору-вниз (рис.1). При подальшому міркуванні майбутній основоположник сучасної космонавтики відмовився від своєї думки.
У 1899 році подібний апарат все-таки був побудований 17-річним американцем Р. Годдарда, згодом одним з піонерів ракетної техніки. Однак його модель не запрацювала. Повертаючись до машини подібного типу, П. Колосов з Томської області вважає, що відцентрові сили реальні і пристрої, що працюють на їх основі, зможуть замінити літаки. Однак ця впевненість нічим не обгрунтована, бо не враховано рівне дію сил, прижимающих апарат до землі при прискоренні вантажів.
Рис. 1. При помаху вантажами апарат може підстрибнути, відштовхнувшись від землі, але в повітрі опори немає
Рис. 2. У візках В. Толчина вантажі прискорюються (зона I), сповільнюються (зона II) або рухаються за інерцією (зона III)
ІУГ - інерцоіди з прискорених вантажами
Від ІМГ рукою подати до ІУГ, якщо від часткового проходження кола перейти до повного замкнутого циклу (рис.2). І тут сума імпульсів за цикл, при обліку відцентрових сил і реакцій розгону, дорівнює нулю, що добре розумів один із творців ІУГ В. Толчин з Пермі. У його моделях маси вантажів і довжини важелів незмінні, але вантажі рухаються зі змінними швидкостями.
При демонстраціях такі моделі ривками зміщувалися вперед. Намагаючись усвідомити причини руху ІУГ, А. Прохоров (журнал «Природа», № 8 за 1978 рік) припустив, що зміщення пов'язано з нелінійною залежністю тертя коліс візка про дорогу. Тертя зростає разом зі швидкістю, а тому сильніше гальмує ІУГ при гальмуванні ексцентриків, ніж при їх розгоні.
М. Філатов з г.Калініна показав, що фактичний пробіг ІУГ за цикл вчетверо більше, ніж слід за цією гіпотезою, а тому висунув іншу причину; згідно з нею рухають механізм коріолісовим сили, які вдалося впорядкувати.
Своєрідно пояснює рух ІУГ М. Колмаков з Челябінська. При роботі поперемінно включаються то розгінний двигун, то гальмо, що змінюють швидкості ексцентриків, які обертаються в різні сторони. Візок завжди зміщується назустріч ексцентрика, і при розгоні вантажів зміщення більше, ніж при гальмуванні, бо включення гальма еквівалентно удаваному зростанню маси.
Особливо М. Колмаков відзначає, що при уповільненні ексцентриків витрачається енергія на виділення та розсіювання тепла. Звідси випливає, що ІУГ рухається за рахунок зовнішніх, а не внутрішніх сил.
А. Якін (г.Пермь) зміг змінювати швидкості вантажів при рівномірно працюючому приводі, замінивши включення-відключення мотора встройкой еліптичних шестерень. Виявилося, що чим швидше рухаються ексцентрики, тим гірше рухається модель «псевдоінерцоіда». Пояснити цю залежність можна, припустивши, що тяга породжується розбалансом втрат в активному і пасивному полуціклах. З ростом ж оборотів вантажів ці втрати порівнюються, чому тяга зникає.
Багато моделей ІУГ побудував доцент Л. Кукушкін (м.Вітебськ) з метою відпрацювання перспективною для практики конструкції.
ІПР - інерцоіди зі змінним важелем
Якщо, зберігаючи обороти, змінювати довжину важеля, то відцентрова сила змінюється в тій же мірі. У а.с. № 731031 Н. Бобоеда і П. Колосова від 1976 року для поліпшення роторно-поршневих двигунів пропонується простий механізм, момент інерції якого збільшується через зсув кульових поршнів до периферії під дією ЦБС при розкручуванні валу (рис.3) .
Напором газу ззовні можна повернути поршні назад до валу і цим знизити момент інерції і підвищити обороти. Що ж тут від інерцоіда, запитаєте ви. Та нічого, лише дотепно використана ЦБС, що зустрічається досить нечасто. Подібну ідею, але в загальному вигляді запропонував у 1979 році член-кореспондент АН Грузинської РСР К. Барамідзе, врахувавши одночасно і коріолісове і відцентрову сили.
Переваги типової конструкції ІПР по а.с. № 589150 обговорює Н. Пантюхов (Кримська обл.). За його підрахунками, якщо грузик масою 0,2 кг обкатується по внутрішній стінці отвори з постійною швидкістю 100 об / с, а радіус його обертання при цьому змінюється від 0,16 до 0,2 м, то створюється неврівноважена ЦБС, і сила тяги досягне 3, 3т, як в потужному тракторі Т-150К.
Рис. 3. При розкручуванні валу кульові поршні змістяться, момент інерції виросте, запасеться велика енергія обертання
Рис. 4. При зростанні довжини плеча і постійних обертах відцентрові сили виростуть, але їх урівноважать сили реакції в приводі
Чи не правда, досить заманливо? Тут немає силової передачі, тому не потрібні шестерні, зусилля можна змінювати плавно, а не східчасто, - словом, вигоди очевидні ... На жаль, такий механізм працювати не може. Дійсно, ЦБС в «малому» полуцікле менше, ніж у великому »(рис.4), але разом з подовженням важеля з грузиком треба міняти сили приводу, щоб не впали обороти. З приводу, ось звідки з'являться нові ЦБС, але мотор отримає таку ж віддачу у зворотному напрямку.
Чому ж ці моделі все-таки трохи так рухаються? Ймовірно, в різних полуціклах втрати на тертя в приводі і при обкатці грузика трохи різні, і їх різниця йде на тягу.
ІГШ - інерцоіди зі змінною масою
Таких механізмів ще немає, але їх можна зробити, оскільки відцентрові сили залежать від швидкостей, плечей і мас обертаються вантажів. Але й тут витрати на зміну мас виявляться рівними виграшу. Знову вся надія на втрати.
ЇХ - інерцоід-охоронець
Якщо малий вантаж розганяти малою силою, але довго, то запасений імпульс можна спрацювати швидко з великою силою. Саме так працюють французькі іграшки перкуссатори (по-російськи «стучалкі»), коли конячка скаче через удари маятника за її передні ноги. Про фізику передачі сил таким способом переконливо пише Н. Гулиа у своїй книзі «Інерція» (М., Наука, 1982).
Якщо втрат немає, то вібратор, який лише коливається біля центру мас, все ж таки зможе стрибати через різні сил тертя об стіл. Але якщо сам «стіл» вбудувати в механізм, то чи не вийде інерцоід, тяга якого знову-таки дорівнює різниці втрат при розгоні-ударі вантажу? І чи не можна зробити чудо-ЇХ з маховиком? В один бік кінетична енергія зарядки витратиться на обертання масивного колеса, а в іншу - хто знає? - Чи не дасть переміщення екіпажу в цілому (рис.5).
Рис. 5. Чи не можна однією рукою штовхати візок, а іншою обертати маховик?
Рис. 6. «Безступеневий інерційний підсилювач» І. Некрасова покликаний передавати зусилля з вала на вал без зубчастих передач, а - принципова схема, б - загальний вигляд
Запасание, зберігання та спрацювання механічної енергії корисні у багатьох випадках. Той же принцип закладений в основу досить дивного інерційного підсилювача потужності, придуманого І. Некрасовим з Виборга (рис.6а і 6б).
Сам собою напрошується ЇХ запропонував Ф. Сулімкін (Липецька обл.). Якщо в космічному кораблі розкрутити зустрічно дві маси, а потім у потрібний момент обірвати тяги, то вантажі вилетять без реакції, але, вдарившись в торець корабля, штовхнуть його (рис.7).
«Тут явно криється помилка, - заперечить читач. - Треба ще врахувати сили, які при розкручуванні вантажів передадуться кораблю, а вже при викиді-ударі вантажів компенсуватиме ». Але тоді, може, просто не відчіплювати вантажі, нехай собі корабель летить з навантаженими центрифугами, як диво-ЇХ? А варіюючи обороти різних центрифуг, міняти напрямку і швидкості руху корабля.
Рис. 7. У центріфугальном космоліт Ф. Сулімкіна з'являється тяга при зустрічній розкручуванні мас або при ударі кинутих мас а торець корабля? Можна використовувати ці сили окремо або разом
Рис. 8. У моделі В. Мосолова свідомо прийняті багато заходів для передачі ударів в один бік і гасіння енергії у зворотному полуцікле
ІД - інерцоіди-дисипаторів
Це самий великий клас пропонованих конструкцій, можливо, тому, що саме за рахунок дисипації (розсіювання) енергії, на думку ентузіастів, повинні рухатися інерцоіди. Ось для прикладу три конструкції.
Москвич В. Мосолов побудував візок. У її кузові інша візок з батарейкою і мікромоторчіком, який через редуктор і планетарну шайбу з кожним обертом штовхає штир, а вже він-то часто б'є в стінку машинки зсередини (рис.8). У зворотне положення штир відтягується гумкою.
Різновидами Ідову можна вважати моделі М. Жаркова з міста Горького. Ще в 1929 році він зауважив, що при розширенні газу через сопло імпульс начебто втрачається. Подібну ідею заклав у а.с. № 365938 Р. Чуркін (Московська обл.). Він запропонував створити параметричний інерційний привід у вигляді жорсткого замкнутого трубопроводу, частково заповненого в'язкої електропровідної масою. Ця маса штовхається електромагнітним полем і, проходячи мембрану з пневматичним дроселем, повинна створити спрямоване імпульсне поступальний рух (рис.9). За його ж а.с. № 909374 на лопатях зустрічно обертаються турбінок закріплені дебалансного важки. Ці неврівноважені маси повинні служити віброзбуджувачем, коли їх притягує електромагніт статора. Якщо синхронізувати частоти обертання турбінок і збудження електромагніту, то автор сподівається отримати тягу.
Рис. 9. За пропозицією Р. Чуркіна можна змістити механізм, якщо змінюється агрегатний стан робочого тіла
Рис. 10. Г. Копитов сподівається отримати неврівноважені сили за допомогою коливань рідини електричними розрядами (А) або зволікаючи падаючий залізний брусок магнітом (Б)
Приблизно про таку ж конструкції каже Г. Копитов. Якщо вантаж, що падає притягнеться магнітом, то, отримавши імпульс, він передасть його візку (ріс.10Б). З тією ж метою добре б створити коливання середовища електричними розрядами (рис.10). І все ж закони Ньютона, збереження механічного імпульсу справедливі і для електромагнетизму, хоча тут ще важче розібратися в фізиці процесу.
Отже, ІМГ, ІУГ, ІПР, ІПМ, ЇХ, ВД ... Хто знає, чи не з'являться в редакційній пошті нові І? А тому поспішимо винести головне хоча б з такого короткого, далеко не повного, але, зауважте, доброзичливого огляду. Воно ж, думається, зводиться до наступного: сіль питання в пошуку знищення однієї з двох протівонаправленних сил. Інша справа - як це зробити. Тертям? Розширенням? Ще чим-небудь? Лише не забувайте, чим це загрожує. Адже якщо подібне вдасться, здригнеться не лише техніка, а і вся наука, бо на збереженні імпульсу базуються всі знання людства. А раз так, то чи не краще, перш ніж братися за черговий інерцоід, простудіювати відповідну літературу?