Парадоксальные механизмы (ПМ).

Иллюстрированное методическое учебное пособие по разработке и конструированию «Перпетуум мобиле».

Книга 2.

Первеев Георгий Павлович

Россия, г. Ханты-Мансийск, 2006 г.

Глава 1. Колесо Дьявола … А все таки оно вертится!

1. От автора:

Уважаемый читатель. Если вы уже прочли первую книгу, то, наверное, заметили, что в ней изложен чисто описательный материал – идеи, с минимумом иллюстрационной и математической поддержки. В этой книге я постараюсь скомпенсировать этот пробел. Естественно, в рамках возможностей.

Опять же, - готовые конструктивно, и просчитанные математически, предлагаемые здесь ПМ, вы можете рассматривать и как образцы для реализации и как образцы для дальнейшего совершенствования. Надеюсь, что после прочтения этой книги у вас возникнет желание самостоятельно перепроверить ход моих мыслей и расчеты. Если вы это сделаете, то окончательно приобретете уверенность в работоспособности (или в неработоспособности) конструкций описанных здесь. Не поленитесь – голова нам дана не только для того, что бы кушать. Право на ошибку в любом случае за собой я сохраняю.

2. Цикл Дьявола.

Однажды в Интернете я нашел удивительную фразу. Ее смысл примерно такой: «Ничто не мешает построить «Перпетуум мобиле» используя законы Архимеда и сообщающихся сосудов».

Автор фразы высказал гениальную догадку!

И я начал искать пути ее реализации.

1 февраля 2004 г. решение нашлось. В его основе лежит идея самовращающейся системы сообщающихся сосудов с помещенными внутрь их поплавками.

Для проверки работоспособности идеи я произвел ряд расчетов. Расчеты подтвердили правильность направления поиска. Саму идею я назвал «Цикл Дьявола», поскольку на поверхностный взгляд она неработоспособна. Система выглядит абсолютно уравновешенной, и решиться на проверку ее математикой кажется совершенно излишним. В этом ее дьявольская суть.

Это своего рода «логическая ловушка». И я подозреваю, что аналогичных «логических ловушек» в науке существует множество.

Кстати архиглобальной «логической ловушкой» является безапелляционное использование всеми и вся «Второго закона термодинамики» там, где это нужно и где не нужно.

Сам по себе он сформулирован безупречно.

Применяется же он всегда с опорой на уровень знаний, который существует в науке на текущий момент. В этом корень «спасительных» заблуждений и иллюзий.

Избавиться от них не так уж сложно.

Достаточно критически взвесив действительность, сказать себе: «То, что в термодинамике сегодняшнего дня считается изолированной (замкнутой) системой, с позиций завтрашнего дня однозначно будет «открытой системой»».

Именно «Второй закон термодинамики» используется противниками идеи «Перпетуум мобиле» в качестве «главного калибра». И судя по существующей ситуации, пока небезуспешно. Думаю, что с помощью этого «главного калибра» убито множество идей.

Поэтому, при анализе конструкций «Перпетуум мобиле» в некоторых сомнительных случаях опираться на «Второй закон термодинамики» не рекомендуется. Иначе попадешь впросак.

Судите сами: «Перпетуум мобиле» конструируются как раз для того, что бы рождать (генерировать) энергию. Согласно, не к месту примененному «Второму закону термодинамики», это невозможно, так как с точки зрения современной науки все исследованные сущности, в том числе и поля, и сами замкнуты и находятся в замкнутой системе. Соответственно все телодвижения «по замкнутому контуру» (внутри системы) не рождают энергию.

При этом совершенно игнорируется тот факт, что те же поля, суть - сущности совершенно малоисследованные, находящиеся в теснейшем контакте с практически не учитываемой и не изучаемой физической сущностью называемой в просторечье временем.

Кроме этого на задворках остаются такие сущности, как форма, пространство, вакуум, виртуальные частицы, кванты-шубы, тонкоструктурированная гравитация, торсионные поля, продольные волны, сверхсветовые скорости, параллельные пространства, энтропия, ноосфера и т.д. и т.д. Все они однозначно «размыкают» нашу действительность, нашу трехмерность, нашу систему, причем и в микро и в макромасштабах.

Итак, в основе идеи «Цикл Дьявола» находятся следующие следствия гидростатических законов, кстати, находящиеся строго в рамках «утвержденных» наукой физических законов:

1. При перемещении погруженного тела по горизонтали в реальности требуется расходовать энергию лишь на преодоление сопротивления трению о жидкость и ее вязкости. В идеале, такое движение можно организовать с исчезающее малыми энергетическими затратами.

2. В однородной несжимаемой жидкости все точки (отдельно взятые объемы) ее нахождения равноценны в геометрическом плане и отличаются только испытываемым гидростатическим давлением, которое диктуется местонахождением точки (отдельно взятого объема). Другими словами – если взять какой либо обьем жидкости вблизи поверхности и переместить его в позицию вблизи дна, то никаких геометрических изменений общего объема и свойств жидкости не произойдет, т.к. в этом случае будет реализован принцип «движения по замкнутому контуру», в идеале не требующий энергетических затрат, в реальности – требующий незначительных затрат энергии.

3. На всякое погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила численно равная весу вытесненной им жидкости (закон Архимеда).

Конструкция удовлетворяющая этим условиям приведена на Рис. 1.

Эта схема использовалась для математических расчетов балансов сил действующих в системе в разных ее угловых положениях. На схеме 36 секторов с 36 поплавками. Соответственно для расчетов взят сектор равный 1/36 от 360 градусов, т. е. 10 градусов. Расчеты проводились тремя способами: Первый – чисто прикидочный (вручную), для проверки предположения о том, что в принятой к рассмотрению конфигурации системы существует некая незаметная с первого взгляда «область логической неоднозначности» («Зона Дьявола») которая обеспечит возможность создания нескомпенсированной асимметрии суммарных крутящих моментов в поле гравитации, второй (вручную) - на основе геометрических измерений по чертежам, отображающим систему в разных фазах (в рамках сектора 10 градусов). Третий расчет делался чисто математически, в программе «Майкрософт Эксель» (правда, некоторые измерения брались с чертежей).

Расхождения в результатах расчетов ничтожные.

Раскладка фаз, расчеты, графики и анимация для 36 секторного колеса находятся соответственно в приложениях 1; 2; 5.

Глобальный же вывод таков: «Цикл дьявола» для принятой к расчету схемы, в идеале обеспечивает суммарный крутящий момент в рамках от + 0,445 до + 1,575 (у.е.) при повороте системы на 10 градусов. Этот процесс повторяется 36 раз за один автоматический оборот системы «по часовой стрелке». Здесь под условной единицей (у.е.) следует принимать произведение веса одного объема жидкости на один метр плеча. Естественно, что в реальной конструкции будут сказываться вес поплавка, вязкость жидкости, трение и пр. Соответственно величины крутящего момента будут колебаться в несколько сниженных рамках.

Таким образом, при объеме поплавка в 1 куб. м., и общем весе установки около 40 тонн и габаритах примерно 10х10х1 (м.), мы можем снимать импульсный однонаправленный крутящий момент от 400 до 1500 килограммометров (от 0,4 до 1,5 тоннметров) при нескольких десятках оборотов в минуту (при использовании двух «Колес Дьявола» с взаимным сдвигом фаз в 5,0 градусов, в нагрузку можно отдавать практически равномерный крутящий момент величиной около 2,0 тоннметров).

Себестоимость установки, по сравнению с конечным эффектом мизерная. Львиную долю массы (до 95%) составляет жидкость – здесь вода. Основные затраты – это изготовление металлического ротора, станины, поплавков и направляющих.

Такой «Перпетуум мобиле», будучи изготовленным из соответствующих материалов способен работать автономно без обслуживания, без экологического вреда, сотни лет, выдавая в нагрузку электроэнергию (при использовании генератора) и тепло. Тепло – эффект сопутствующий перемешиванию жидкости.

Дополнительный эффект – наличие приличной центробежной силы действующей перпендикулярно оси ротора, параллельно горизонту (тангенциально - по касательной) в направлении вращения ротора.

3. Колесо Дьявола.

Рассчитанная эквивалентная схема – это всего лишь схема. Теория. Для практики необходим хотя бы упрощенный чертеж. Тем более что из эквивалентной схемы никак не вытекает, что она может быть использована без доработки. Так, например, если рассматривать систему поплавков отдельно, то получается, что они не создают какого либо полезного крутящего момента, более того в определенных фазах противодействуют принудительному вращению.

Еще более интересная ситуация получается при рассмотрении полого ротора заполненного жидкостью. Единственной точкой приложения веса жидкости слева и справа от вертикали, является ось ротора. А она находится точно по центру. Равновесие. Вообщем, есть над чем подумать

Анализ показал, что для обеспечения работоспособности конструкции необходимо привязать отдельные объемы жидкости к конкретным секторам ротора, что бы эти объемы приобрели индивидуальные точки приложения своего веса. Т.е. возникает задача конструирования формы (конфигурации) и расположения полостей ротора.

Готовая конфигурация ротора приведена на Рис.2. В отличие от схемы, показанной на рис.1, «Колесо Дьявола» вместо 36 секторов имеет 16 (это упрощение непринципиально

«Колесо дьявола» показанное на Рис. 2., состоит из станины 1, на которой посредством оси 2 с подшипниками установлен свободно вращающийся ротор 3. Ротор 3 состоит из нескольких деталей: разбитый на вмещающие секторы 4 диск, с находящимися в них поплавками 5 и корпус 6. К станине прикреплена система направляющих 7. Поплавки для контакта с направляющими оснащены ползунами 8.

Конструкция колеса некритична к вариантам реализации отдельных деталей и элементов. Главными критериями для конкретного воплощения являются удобство и практичность изготовления и эксплуатации. При этом легко можно сохранить все положительные свойства и характеристики.

Каждый сектор ротора являет собой рабочее пространство потенциально готовое для взаимоперемещения прочной полой емкости - поплавка (с газом, или без него, т.е. с вакуумом) цилиндрической или шарообразной формы (в принципе форма может быть любой – удобной для конкретной конструкции) и соответствующего объема жидкости, например, воды (Вообще это может быть любая пригодная, желательно с меньшей вязкостью, жидкость, лишь бы она была достаточно тяжелой, вплоть до ртути или расплава соответствующего металла или вещества). Чем больше плотность жидкости, тем больший будет достигнут эффект от колеса при одинаковых габаритных показателях).

Система направляющих состоит из двух частей (они могут быть выполнены в виде единой детали) – верхней и нижней. Верхняя направляющая обеспечивает необходимую траекторию движения полых емкостей в верхней области геометрии ротора. Нижняя – соответственно – в нижней. Их конфигурация хорошо видна на рисунке № 2. Ротор своей осью через подшипники опирается на станину.

4. Описание работы Колеса Дьявола.

Поскольку ротор представляет собой единую, разбитую на секторы, герметичную полую емкость, заполненную жидкостью, он ведет себя как единый сосуд, независимо от своего углового положения. Соответственно все поплавки, расположенные в секторах ротора, стремятся всплыть внутри этого сосуда. Однако конфигурация секторов и система направляющих не дают им сделать это. Поэтому все они располагаются в энергетически выгодных позициях, т.е. в самых верхних точках пространства своего нахождения, ограниченного с одной стороны конфигурацией сектора, с другой - направляющими. Говоря иначе – в тех местах секторов ротора, которые в данном угловом положении ротора находятся выше. Т.к. левая и правая части ротора содержат равное количество поплавков, которые стремятся всплыть и тем самым давят на перегородки ротора, суммарное их воздействие на ротор теоретически равно нулю. Но то обстоятельство, что они в горизонтальной зоне между направляющими, расположены несимметрично относительно вертикали, вызывает в некоторых фазах слабый содействующий крутящий момент, а в некоторых – приличный противодействующий (например, в фазе № 3 (7) колеса с 16 секторами).

Те поплавки, которые слева вверху и снизу ротора упираются в верхнюю и нижнюю направляющие, не оказывают давления снизу по касательной на перегородки ротора. И что очень важно эти поплавки практически не оказывают сопротивления принудительному вращению ротора.

Таким образом, поплавки хоть и противодействуют изменению углового положения ротора, но их противодействие недостаточно для компенсации внешней для них силы вызывающей вращение ротора – силы дисбаланса жидкости.

При этом поплавки решают важнейшую задачу - своим подвижным присутствием они вызывают не требующие энергетических затрат («движение по контурам») перемещения центров приложения веса (сил тяжести) объемов жидкости находящихся в соответствующих секторах. Указанная на Рис. 2 конфигурация вызывает такое смещение центров приложения (реальных) веса жидкости в секторах, что суммарно они создают крутящий момент, заведомо превышающий противодействие системы поплавков и заставляющий ротор поворачиваться по часовой стрелке. Это вращение имеет избыточный силовой характер, а значит, может быть использовано для привода какой либо нагрузки. Что и подтверждают расчеты.

Раскладка фаз, расчеты, графики и анимация для 16 секторного колеса находятся соответственно в приложениях 3; 4; 6.

Для пущей убедительности привожу Рис. 3. На нем убрано все мешающее окружение и оставлены только объемы жидкости участвующие в создании крутящего момента.

Но и этого для убедительного понимания как работает «Колесо дьявола» мало. Человеческий мозг так устроен, что достаточно легко разбирается с неподвижными или линейно перемещающимися системами объектов, и обычно пасует, когда сталкивается со сложно взаимодействующими системами вращающихся объектов.

Попробуем обойти этот момент.

Если применить поплавки с каналами, соединяющими оба контура ротора (см. Рис. 4), то становится понятным, что жидкость энергетически беззатратно перетекает в соответствующих секторах ротора. Здесь - движение жидкости внутри по замкнутому контуру.

При этом сами поплавки беззатратно перемещаются по горизонтали (находясь внутри вращающейся системы сообщающихся сосудов, а для этой системы горизонталь остается горизонталью в любом ее угловом положении) меняя радиус своего нахождения.

Еще один нюанс, сбивающий с толку – навязчивая иллюзия, что отдельные объемы жидкости даже находясь в своих секторах, не имеют точек приложения своего веса.

Что бы избавиться от этой иллюзии в каждый канал соединяющий объем с внешним и внутренним контуром можно добавить по клапану. Когда оба клапана изолируют объем от контуров, то здесь однозначно жидкость находящаяся внутри объема имеет настоящую точку приложения своего веса, находящуюся в геометрическом центре сечения (см. Рис. 5). И что важно – для работы системы клапанов требуются незначительные энергетические затраты.

Следующий нюанс, навевающий сомнения – разложение сил взаимодействия поплавков с направляющими в пассивных секторах. Его так же легко можно обойти, применив системы управляемых защелок, которые фиксируют поплавки в крайних позициях, и освобождают их, тогда когда это нужно (см. рис 6). Опять же – это система автоматического управления, требующая незначительных энергетических затрат. Как результат – упрощение направляющих и исключение взаимодействий поплавков с направляющими, там, где они не нужны.

Может возникнуть вопрос о полном вытеснении жидкости из зазора между стенками объемов (цилиндров) и поплавков (поршней). Здесь помогут обычные пластичные кольцевые уплотнения.

И, наконец, важный и заковыристый технический момент – обеспечение герметичности при взаимодействиях неподвижных направляющих с движущимися поплавками. От этого вопроса не уйти.

Решается он легко, т.к. есть масса готовых вариантов. Один из них приведен на Рис. 7.

Понятно, что на механическое перемещение поплавков вдоль прорезей в секторах нужны некоторые энергетические затраты. Но это та необходимая дань, без которой в этом случае никак нельзя.

Но и этот момент можно обойти, сделав «автогоризонт» типа подвески-маятника внутри герметичного ротора, т.е. поместив направляющие в жидкость. Тогда требование герметичности секторов ротора становится излишним, и соответственно энергетические затраты на механическое перемещение поплавков вдоль прорезей будут сведены практически к нулю. Более того, придав направляющим некоторый сопутствующий наклон, можно обеспечить «перекомпенсацию», т.е. режим, когда поплавки находящиеся в контакте с направляющими, будут «подталкивать» ротор (а не пассивно следовать за ним).

Таким образом, в ходе нашего анализа выяснилось, что все «сомнительные» принципиальные и технологические моменты технически могут быть легко разрешены.

При этом на работу всех систем управления суммарно требуются относительно малые энергетические затраты.

Но главное – ротор всегда будет иметь однонаправленный импульсный момент вращения с минимумом не меньше нуля.

Естественно, за счет добавки систем управления пострадает надежность самой конструкции. Но при качественном исполнении всех деталей, она может быть достаточно высока, с гарантией на десятки лет безостановочной работы.

Т.е. даже в таком «навороченном» виде (см. Рис. 8) «Колесо дьявола» остается привлекательным, в качестве объекта конструирования и производства.

И что очень важно для прорывной пионерной конструкции – в этом виде ее работоспособность не подлежит сомнению даже для человека далекого от гидростатики и гравитации, т.е. для непрофессионала.

И, наконец, последний козырь – технологическая простота. При нужде «Колесо дьявола» может быть изготовлено в условиях хорошо оборудованной домашней мастерской.

Дальнейший, с позиций изложенного, ретроанализ конструкции, показывает, что не нужными оказываются ни уплотнения, ни защелки, ни клапаны. Даже каналы внутри поплавков излишни.

«Колесо дьявола» вполне работоспособно, будучи реализованным по схеме Рис. 2.

Т.е. в самом простейшем и надежном варианте.

В качестве рабочего тела можно использовать любую подходящую жидкость – воду, минеральное масло, ртуть, расплав легкоплавкого металла и т. д. При одинаковом весе «Колесо дьявола» будет иметь габариты обратно пропорциональные удельному весу применяемой жидкости.

Из анализа расчетов вытекает, что при наиболее полном конструктивном заполнении периферии ротора, наибольшим эффектом обладает колесо, имеющее некоторое определенное количество поплавков, т.к. при уменьшении или увеличении количества секторов эффективность выработки механической энергии колесом уменьшается.

«Цикл Дьявола» в динамике (анимированный) можно посмотреть в приложении 5.

«Колесо Дьявола» в динамике можно посмотреть в приложении 6.

Дополнительный иллюстративный материал в приложении 7.

5. Заключение.

Конструкция «Колеса Дьявола» разработана чисто теоретически.

Может быть, где-то на Земном шаре найдется пытливый и упорный энтузиаст, который, вопреки мнению «общемировой Французской академии», изготовит колесо и на практике проверит его работоспособность. В случае удачи перспективы непредсказуемо радужные. Причем не только у авторов – у цивилизации.

Из древних источников известно (Индийский эпос), что человечество уже трогало руками неведомо кем изготовленное самовращающееся колесо. На том дело и закончилось, поскольку цивилизация в то время технически не была готова применить этот дар богов. А до наших времен это колесо не сохранилось.

В конце средних веков некто Бесслер тоже изготовил самовращающееся колесо (Bessler-Wheel). За счет его демонстраций публике безбедно прожил свою жизнь. Но унес секрет колеса с собой в могилу. При этом родственники еще и опорочили его изобретение. Соответственно Бесслер до сих пор считается удачливым аферистом. В те времена Петр Великий был в восторге от его колеса и даже хотел его приобрести.

В наше время, где-то в Скандинавии, в музее искусства, выставлена конструкция некоего дизайнера, демонстрирующая вечное движение металлического шара. Этот экспонат может посмотреть любой желающий.

6. P.S.

Наша цивилизация, базируясь целиком на энергетике, в настоящее время с тихим ужасом ждет глобального энергетического кризиса. А он действительно маячит на горизонте.

Причем уже совсем недалеко. И атомная энергетика, которую пророчат в качестве «спасительной соломинки» – это не выход. Это экологическая ловушка, растянутые на несколько столетий «похороны» цивилизации. А затащить цивилизацию в такую ловушку, кое для кого, голубая мечта. Такова, увы, корявая действительность начала «просвещенного» 21 века.

Как, Вы уже, наверное, заметили – «Колесо Дьявола» является своеобразной «вертушкой» в гравитационном поле (или в силовом поле гравитации?), типа вертушки ветряка или турбины гидроэлектростанции. С помощью этой «вертушки» цивилизация получит доступ к экологически чистому неисчерпаемому ресурсу – потоку гравитационной энергии, проходящему к центру (или от центра?) Земли (любого материального образования). Конечно, если такой поток существует…

Если же «Колесо дьявола» работает не от потока, а от силового поля, то перспективы у него гораздо грандиознее. Это – прежде всего тангенциальная «Самоподдержка». Это возможность резкого, на порядки, уменьшения массо-габаритных параметров колеса за счет использования взамен силового поля гравитации искусственного поля центробежных сил. Однажды раскрутив систему из нескольких колес, потом можно, за счет режима «авторотации» (т.е. самораскрутки вследствие действия тангенциальных сил) бесконечно долго получать энергию для любых нужд (см. Рис. 32).

Более того, будучи помещенной в космос, пара вращающихся встречно систем колес (в режиме «авторотации»), являя собой электрогенератор, будет служить в качестве и силовой и ориентационной (гироэффект) установки (см. Рис 33). Такая силовая установка несравнимо более привлекательна для космонавтики, нежели ядерный реактор.

Кстати, через побочный (тангенциальный) эффект можно раскрутить вокруг своей оси или притормозить любой космический объект. Например, Луну.

И еще… «Цикл Дьявола» универсален для силовых полей любой известной природы и во всех масштабах. А это перспективы вообще неописуемые. Если конечно во всех моих рассуждениях и расчетах нет ошибок. Можно, например, организовать «Цикл Дьявола» в искусственном магнитном поле, если использовать жидкость с магнитными свойствами.

Система, показанная на Рис. 32 удивительным образом напоминает поперечное сечение вихря торнадо (по одной из известных гипотез). Исходя из этого можно предположить, что загадочная природа, колоссальной мощности, временных и силовых аномалий такого вихря, базируется на множестве согласованных «Циклов Дьявола», которые автоматически организуются из воздушно капельных масс (в строго определенных диапазонах температур, давлений, скоростей и пр.) вовлеченных в циклическое, по кругу, движение, из-за действия закручивающихся восходящих потоков воздуха с содержащимися в них капельками воды.

Это обстоятельство наталкивает на мысль, что «Цикл Дьявола» может быть организован без участия механических деталей, т.е. целиком на внутренних взаимодействиях внутри рабочего тела, представляющего собой газово-жидкостную, вакуумно-жидкостную, жидкостно-жидкостную, твердотельно-твердотельную и т.п. взвесь, суспензию, сплошной поток и т.п. Механическими могут быть лишь корпуса с установленными на них устройствами обеспечивающими функции направляющих за счет какого-либо адекватного фактора, например магнитного поля.

Наконец, множество организованных «Циклов Дьявола», будучи расположенных пакетом под небольшим углом друг к другу, и образуя тем самым тор, становятся фантастическим движителем для транспортного средства, с которым люди уже встречались на заре цивилизации. Тогда его называли «Виманой».

При движении рабочего тела по спирали (от одного «Цикла Дьявола» к другому и т.д. с возвратом к первоначальному), за счет отдачи, создаются условия для обратной раскрутки (самовращения) тора. Если ему противопоставить направленную встречно обратную раскрутку другого, конструктивно пристыкованного тора, то вместе они образуют невращающийся корпус, с бешенно вращающимися по спиралям и вдоль осей двух его торов, потоками рабочего тела (подсказка из индийского эпоса – рабочее тело – тяжелая ртуть с легким жидкостным наполнителем типа капелек воды, или смесь паров ртути с газом, или комбинации более простых веществ), которые создают при этом управляемую по направлению и по величине от нуля до колоссальных величин, силу тяги. А это новый надежный и дешевый транспорт для перемещения в водной, воздушной и безвоздушной среде – «Вимана». Т.е. обыденно доступными становятся глубины океанов, ближний и дальний космос.

Для реализации и функционирования «Виманы» в водной и воздушной средах технических и энергетических проблем нет. В качестве силовых установок могут использоваться, все уже известные подходящие энергоустановки.

Вернуться к оглавлению книги 2.