У пошуках інерцоіда

Володимир Околотін

Багато століть люди ставилися до масивних тіл як своєрідним складам руху - скільки в них вкладеш, стільки і 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, дебаланснимі механізмами, безопорними рушієм ... Змусити інерцію працювати - справа корисна, проте сама можливість створення безопорний рушіїв гранично сумнівна.

Спочатку слово ентузіастам. Наприклад ось що говорить, обрісовивая складне становище з нестандартної пошукової проблеми інерцоідов, Б. Романенко (г.Хімкі Московської обл.), організатор і 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 вже протягом 15 років ...».

А ось як описує стан справ інженер М. Денисов із міста Рудного Кустанайської області: «Про силах інерції пройшли дві широкі дискусії, опубліковано чимало статей і книг, але ясність все ще не досягнута. Винахідники не стали чекати вирішення спору: в 1926 році Г. Шіферштейн отримав патент № 10467 на воза з вагається вантажем, що може рухатися по снігу, землі і воді.

У 1934 році М. Колмаков з Челябінська запропонував віз (а.с. № 45781), яка рушить, як вважає автор, за рахунок ЦБС. А тому вона не має потреби в дорозі і у зчепленні з поверхнею шляху, нагадуючи щось подібне до відцентрової ракети.

С. Купцов і К. Карпухин (1961 рік, а.с. № 151574) придумали плоску самохідну систему з ексцентрики, що створюють відцентрові сили. Через десять років схожі пригощає механізми побудували М. Чернін і Ю. Подпругін ...».

Що ж можна сказати сьогодні по суті справи? Посилаючись на теоретичну механіку, фахівці-викладачі заперечують можливість роботи безопорний рушіїв. Однак деякі моделі переміщуються, хоча причини руху теоретики вбачають у особливості візків зчеплення з дорогою.

Численні відомі моделі та пропозиції щодо інерцоідам можна умовно віднести до шести різним конструктивним типами.

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 роздумі майбутній основоположник сучасної космонавтики відмовився від своєї думки.

В 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, притискають апарат до землі при прискоренні вантажів.

Рис. 1. При помаху вантажами апарат може підстрибнути, відштовхуючись від землі, але в повітрі опори немає

Рис. 2. У візках В. Толчин вантажі прискорюються (зона I), сповільнюються (зона II) або рухаються по інерції (зона III)

ІУГ -- інерцоіди С прискорює вантажами

Від ІМГ рукою подати до ІУГ, якщо від часткового проходження кола перейти до повного замкнутому циклу (рис.2). І тут сума імпульсів за цикл, при обліку відцентрових сил і реакцій розгону, дорівнює нулю, що добре розумів один з 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 зміщалися вперед. Намагаючись усвідомити причини руху ІУГ, А. Прохоров (журнал «Природа», № 8 за 1978 рік) припустив, що зсув 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.

Н. 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 коріолісови сили, які вдалося впорядкувати.

Своєрідно пояснює рух ІУГ М. Колмаков з Челябінська. При роботі поперемінно включаються то розгінний двигун, то гальмо, що міняють швидкості ексцентриків, які обертаються в різні боки. Візок завжди зміщується назустріч ексцентриком, і при розгоні вантажів зміщення більше, ніж при гальмуванні, бо включення гальма еквівалентно удаваному зростання маси.

Особливо М. Колмаков відзначає, що при уповільненні ексцентриків витрачається енергія на виділення і 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 вмонтовувані еліптичних шестерень. Виявилося, що чим швидше рухаються ексцентрики, тим гірше рухається модель «Псевдоінерцоіда». Пояснити цю залежність можна, припустивши, що тяга породжується розбаланс втрат в активному та пасивному полуціклах. З ростом ж оборотів вантажів ці втрати порівнюються, від чого тяга зникає.

Багато моделей ІУГ побудував доцент Л. Кукушкін (м.Вітебськ) з метою відпрацювання перспективною для практики конструкції.

ДПР -- 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 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 обертів. Що ж тут від інерцоіда, запитаєте ви. Та нічого, лише дотепно використана ЦБС, що зустрічається досить часто. Подібну ідею, але в загальному вигляді запропонував у 1979 році член-кореспондент АН Грузинської РСР К. Барамідзе, врахувавши одночасно і коріолісову і відцентрову сили.

Переваги типової конструкції ДПР по а.с. № 589150 обговорює Н. Пантюхов (Кримська обл.). За його підрахунками, якщо вантаж 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 3,3 т, як в потужному тракторі Т-150К.

Рис. 3. При розкручування валу кульові поршні змістяться, момент інерції виросте, запасется велика енергія обертання

Рис. 4. При зростанні довжини плеча і постійних обертах відцентрові сили зростуть, але їх урівноважать сили реакції в приводі

Чи не правда, дуже заманливо? Тут немає силової передачі, тому не потрібні шестерні, зусилля можна змінювати плавно, а не поступово, - словом, вигоди очевидні ... На жаль, такий механізм працювати не може. Дійсно, ЦБС у «малому» полуцікле менше, ніж у великому »(мал.4), але разом з подовженням важеля з грузиком треба міняти сили привода, щоб не впали обертів. 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, у 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 обертається 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 запасені імпульс можна спрацювати швидко з великою силою. Саме так працюють французькі іграшки перкуссатори (по-русски «Стучалкі»), коли конячка скаче через ударів маятника за її переднім ніг. Про фізики передачі сил таким способом переконливо пише Н. Гуліа у своїй книзі «Інерція» (М., Наука, 1982).

Якщо втрат немає, то вібратор, який лише коливається біля центру мас, все ж таки зможе стрибати з-за різних сил тертя об стіл. Але якщо сам «стіл» вмонтувати в механізм, то не чи вийде інерцоід, тяга якого знову-таки дорівнює різниці втрат при розгоні-ударі вантажу? І чи не можна зробити чудо-ІХ 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 (мал. 5).

Рис. 5. Не можна Чи 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 в багатьох випадках. Той же принцип закладений в основу досить дивного інерційного підсилювача потужності, придуманого І. Некрасовим з Виборга (рис.6 і 6б).

Сам собою напрошується ЇХ запропонував Ф. Сулімкін (Липецька обл.). Якщо в космічному кораблі розкрутити зустрічно два 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 скомпенсіруются ». Але тоді, може, просто не відчіплював вантажі, нехай собі корабель летить з навантаженими центрифугами, як диво-ІХ? 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 одну сторону і гасіння енергії у зворотному полуцікле

ВД -- інерцоіди-дисипаторів

Це самий обширний 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 помітив, 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 імпульсна поступальний рух (мал. 9). За його ж а.с. № 909374 на лопатях зустрічно обертається турбінок закріплені дебалансние важки. Ці неврівноважені маси повинні служити вібровозбудітелямі, 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 відтягуючи падаючий залізний брусок магнітом (Б)

Приблизно про такої ж конструкції каже Г. Копитов. Якщо падає вантаж 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 імпульсу механічного справедливі і для електромагнетизму, хоча тут ще важче розібратися у фізиці процесу.

Отже, ІМГ, ІУГ, ДПР, ІПМ, ЇХ, ІД ... Хто знає, чи не з'являться в редакційній пошті нові І? А тому поспішаємо винести головне хоча б з настільки короткого, далеко не повного, але, зауважте, доброзичливого огляду. Воно ж, здається, зводиться до наступного: сіль питання в пошуку знищення однієї з двох протівонаправленних сил. Інша справа - як це зробити. Тертям? Розширенням? Ще щось? Лише не забувайте, чим це загрожує. Адже якщо подібне вдасться, здригнеться не тільки техніка, а і вся наука, бо на збереження імпульсу базуються всі знання людства. А раз так, то чи не краще, перш ніж братися за черговою інерцоід, простудіювати відповідну літературу?

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.nt.org/