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 поворухнути вантажами на візку, щоб та поїхала сама собою, за рахунок внутрішніх сил?
Такі екіпажі можна називати по-різному: інерцоіда, дебалансние механізмами, безопорними рушіями. Змусити інерцію працювати - справа корисна, проте сама можливість створення безопорний рушіїв гранично сумнівна.
Спочатку слово ентузіастам. Наприклад ось що говорить, змальовуючи складне становище за нестандартною пошукової проблеми інерцоіда, Б. Романенко (м Химки 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 уже протягом 15 років. ».
С. Купцов і К. Карпухін (1961 рік, а.с. №151574) придумали плоску самохідну систему з ексцентриками, що створюють відцентрові сили. Через десять років схожі стрибають 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 переміщаються, хоча причини руху теоретики вбачають в особливостях зчеплення візків з дорогою.
Численні відомі моделі і пропозиції по інерцоіда можна умовно віднести до шести різним конструктивним типам.
ІМГ - інерцоіда 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 ж 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, що притискують апарат до землі при прискоренні вантажів.
Мал. 1. При помаху вантажами апарат може підстрибнути, відштовхнувшись від землі, але в повітрі опори немає
Мал. 2. У візках В. Толчина вантажі прискорюються (зона I), сповільнюються (зона II) або рухаються по інерції (зона III)
ІУК - інерцоіда з прискорює вантажами
Від ІМГ рукою подати до ІУК, 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 з творців ІУК 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 ІУК, А. Прохоров (журнал «Природа», №8 за 1978 рік) припустив, що зміщення пов'язано з нелінійної залежністю тертя коліс візка про дорогу. Тертя зростає разом зі швидкістю, а тому сильніше гальмує ІУК при гальмуванні ексцентриків, ніж при їх розгоні.
Н. Філатов з м Калініна показав, що фактичний пробіг ІУК за цикл вчетверо більше, ніж слід за цією гіпотезою, а тому висунув іншу причину; згідно з нею рухають механізм коріолісову сили, які вдалося впорядкувати.
Своєрідно пояснює рух ІУК М. Колмаков з Челябінська. При роботі поперемінно включаються то розгінний двигун, то гальмо, що змінюють швидкості ексцентриків, які обертаються в різні боки. Візок завжди зміщується назустріч ексцентрикам, 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 ІУК 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 розбаланс втрат в активному і пасивному напівцикл. З ростом ж оборотів вантажів ці втрати порівнюються, чому тяга зникає.
Багато моделей ІУК побудував доцент Л. Кукушкін (м Вітебськ) з метою відпрацювання перспективної для практики конструкції.
ІПР - інерцоіда 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 роки для поліпшення роторно-поршневих двигунів пропонується простий механізм, момент інерції якого збільшується через зсув кульових поршнів до периферії під дією ЦБС при розкручуванні вала (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 в 1979 році член-кореспондент АН Грузинської РСР К. Барамідзе, врахувавши одночасно і коріолісову 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 3,3 т, як в потужному тракторі т-150К.
Мал. 3. При розкручуванні вала кульові поршні змістяться, момент інерції виросте, запасеться велика енергія обертання
Мал. 4. При зростанні довжини плеча і постійних оборотах відцентрові сили виростуть, 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 в «малому» напівцикл 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 в зворотному напрямку.
Чому ж ці моделі все-таки трохи да рухаються? Ймовірно, в різних напівцикл втрати на тертя в приводі і при обкатці грузика трохи різні, і їх різниця йде на тягу.
ІГШ - інерцоіда зі змінною масою
Таких механізмів ще немає, але їх можна зробити, оскільки відцентрові сили залежать від швидкостей, плечей і мас, що обертаються вантажів. Але і тут витрати на зміну мас виявляться рівними виграшу. Знову вся надія на втрати.
ЇХ - інерцоіда-хранитель
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 «стучалки»), коли конячка скаче через удари маятника по її переднім ногам. Про фізику передачі сил таким способом переконливо пише Н. Гулиа в своїй книзі «Інерція» (М. Наука, 1982).
Якщо втрат немає, то вібратор, який лише коливається біля центру мас, все ж зможе стрибати через різні сил тертя об стіл. Але якщо сам «стіл» вбудувати в механізм, то чи не вийде інерцоіда, тяга якого знову-таки дорівнює різниці втрат при розгоні-ударі вантажу? І чи не можна зробити чудо-ИХ з маховиком? В одну сторону кінетична енергія зарядки витратиться на обертання масивного колеса, а в іншу - хто знає? - чи не дасть переміщення екіпажу в цілому (рис. 5).
Мал. 5. Чи не можна однією рукою штовхати візок, а іншою обертати маховик?
Мал. 6. «Безступінчатий інерційний підсилювач» І. Некрасова покликаний передавати зусилля з вала на вал без зубчастих передач;
а - принципова схема, б - загальний вигляд
Запасання, зберігання і спрацювання механічної енергії корисні в 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 в 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 компенсує ». Але тоді, може, просто не відчіплювати вантажі, нехай собі корабель летить з навантаженими центрифугами, як чудо-ИХ? А варіюючи обороти різних центрифуг, міняти напрямки і швидкості руху корабля.
Мал. 7. У центріфугально космоліт Ф. Сулімкіна з'являється тяга при зустрічній розкручуванні мас або при ударі кинутих мас а торець корабля? Можна використовувати ці сили порізно або разом
Мал. 8. У моделі В. Мосолова свідомо прийняті багато заходів для передачі ударів в одну сторону і гасіння енергії в зворотному напівцикл
ВД - інерцоіда-дисипаторів
Це самий великий клас пропонованих конструкцій, можливо, тому, що саме за рахунок дисипації (розсіювання) енергії, на думку ентузіастів, повинні рухатися інерцоіда. Ось для прикладу три конструкції.
Москвич В. Мосолов побудував візок. В її кузові інша візок з батарейкою і мікромоторчіком, який через редуктор і планетарну шайбу з кожним оборотом штовхає штир, а вже он-то часто б'є в стінку машинки зсередини (рис. 8). У зворотне положення штир відтягується гумкою.
Мал. 9. За пропозицією Р. Чуркіна можна змістити механізм, якщо змінюється агрегатний стан робочого тіла
Мал. 10. Г. Копитов сподівається отримати неврівноважені сили за допомогою коливань рідини електричними розрядами (А) або відтягуючи падаючий залізний брусок магнітом (Б)
Приблизно про такий же конструкції говорить Г. Копитов. Якщо вантаж, що падає притягнеться магнітом, то, отримавши імпульс, він передасть його візку (рис. 10Б). З тією ж метою добре б створити коливання середовища електричними розрядами (рис. 10А). І все ж закони Ньютона, збереження механічного імпульсу справедливі і для електромагнетизму, хоча тут ще важче розібратися в фізиці процесу.
Отже, ІМГ, ІУК, ІПР, ІПМ, ЇХ, ВД. 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, думається, зводиться до наступного: сіль питання в пошуку знищення однієї з двох протівонаправленних сил. Інша справа - як це зробити. Тертям? Розширенням? Ще чимось? Лише не забувайте, чим це загрожує. Адже якщо подібне вдасться, здригнеться не тільки техніка, а й вся наука, бо на збереженні імпульсу базуються всі знання людства. А раз так, то чи не краще, перш ніж братися за черговий інерцоіда, простудіювати відповідну літературу?