1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>
История развития маховиков ч2
Физика маховичных двигателей
27.01.2014 13:54
Мы дали бы неполную биографию ранних лет маховичного двигателя, если бы упустили еще одно применение маховичных двигателей — в игрушках. Игрушки с маховичными двигателями скорее не игрушки, а модели серьезных устройств. Так, например, всем известный инерционный автомобильчик стал прообразом гиробусов и других маховичных транспортных средств, маховичный вертолет — прообразом маховичных летательных машин, волчки — прообразом гироскопов, игрушка йо-йо — прообразом прибора — маятника Максвелла и т.д.

Самыми древними инерционными игрушками были, по-видимому, различные волчки. Волчок как игрушка достаточно широко распространен и сейчас. Он обычно приводится во вращение рукой и затем подстегивается плетью. Волчок демонстрирует одновременно два характерных свойства маховика: способность аккумулировать кинетическую энергию и сохранять положение оси вращения в пространстве — гироскопический эффект.

Инерционная игрушка йо-йо
Рис. 7. Инерционная игрушка йо-йо: 1—маховик; 2—кольцо

Более сложной игрушкой была йо-йо (рис. 7): маховик в виде диска с кольцевой прорезью подвешивали на нить; нить наматывалась на валик, образованный прорезью; второй конец нити удерживали в руках, и маховик предоставлялся свободному падснию. Падая, он преобразовывал свою потенциальную энергию силы тяжести в кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. При достижении нижней точки маховик получал такую угловую скорость, чтобы энергии, накопленной в нем, хватило для дальнейшего его подъема по нити. Эта игрушка была широко распространена в 30-х годах в США. По ее принципу действует хорошо известный прибор — маятник Максвелла.

Диаболо — инерционный реквизит древних и довременных циркачей
Рис. 8. Диаболо — инерционный реквизит древних и довременных циркачей:
1—маховик; 2—ось

Еще более сложная игрушка, требующая специальных навыков обращения с ней, — диаболо (рис. 8). Маховик диаболо при водится во вращение дерганьем шнура, и затем по приобретении достаточной скорости маховик подбрасывается и снова ловится на шнур. Диаболо использовался в основном цирковыми артистами.

 
полисудри  кавказская инерционная игрушка с использованием ореха
Рис. 9. Древние инерционные игрушки:

а - «полисудри» (распространена на Кавказе; маховая масса — крупный грецкий орех); б—кавказская игрушка также с использованием ореха (1—орех-маховик; 2-нить; 3 - спица; 4—орех-подшипник)


Определенный интерес представляют также древние народные инерционные игрушки, распространенные преимущественно на Кавказе. Одна из них, называемая «полисудри» (рис. 9, а), крупный грецкий орех, в котором просверлены близко одно от другого два отверстия и через них пропущены нити, связанные по концам. Игрушку держат за эти концы, пропустив пальцы в петли. Для запуска орех, играющий роль маховой массы, закручивается на несколько оборотов; затем нить натягивается и, раскручиваясь, разгоняет орех. Последний накапливает кинетическую энергию, достаточную для того, чтобы закрутить нить в противоположном направлении. Периодическим дерганием нити орех раскручивается до 5—8 тыс. оборотов в минуту, издавая при этом характерное жужжание. Игрушка очень популярна у детей и в настоящее время.

Другая, менее распространенная игрушка (рис. 9, б), состоит из двух орехов: один насажен, например, на спицу и играет роль маховой массы, а другой — через него спица пропущена насквозь— роль подшипника. Игрушка удерживается в руке за этот второй орех, а первый разгоняется нитью, намотанной на спице. Накопленная кинетическая энергия позволяет закрутить нить на спице в обратном направлении. Так же, как и в первой игрушке, периодическим подергиванием за нить орех приводится в быстрое вращение.

Технически наиболее совершенными инерционными игрушками являются известные всем маховичные автомобили и им подобные. Маховичок игрушки раскручивается вождением ее по полу на колесах, а затем игрушка самостоятельно движется, расходуя энергию, накопленную в маховике (рис. 10).

 Маховичный экипаж — игрушка
 
Рис. 10. Маховичный экипаж — игрушка

И, наконец, следует отметить еще одну интересную инерционную игрушку — летающий пропеллер (рис. 11). Он представляет собой легкий обод, внутри которого помещены лопасти воздушного винта. При раскручивании пропеллер взлетает, и кинетическая энергия, накопленная в нем, расходуется на поддержание его полета в течение нескольких секунд. Построенный на этом принципе игрушечный вертолет совершает достаточно большие прыжки, используя для вертикального взлета кинетическую энергию маховика.

Маховичный «летающий» пропеллер
Рис 11 - Маховичный «летающий» пропеллер

Итак, окончен ранний период развития маховичных двигателей. Пытливая мысль ученых и инженеров конца XIX и начала XX века создает много новых интересных и перспективных конструкций маховичных двигателей. Их строят, испытывают; они почти неизменно показывают хорошие результаты, но... продолжают оставаться на опытных или в лучшем случае весьма малочисленных конструкциях. Почему же? Потому, что идея Маховичных двигателей, как это уже не раз случалось в технике, намного опередила не только научно-техническую базу, необходимую для их широкого применения, но и потребность общества в них. Применение маховичных двигателей связано с высоким уровнем цивилизации и культуры труда общества.

Ну, кому нужны были капризные «самобеглые тележки» Шуберского и Ланчестера, когда шло завоевание мира автомобилем? Кто заботился тогда об экономичности, кто думал о топливном кризисе, энергетическом голоде и глобальном загрязнении атмосферы выхлопными газами? Не столь нужно было это и в эпоху первых гиробусов (50-е годы нашего века), да и теми средствами нельзя было построить эффективный маховичный двигатель. Получилось так же, как и с реактивным движением, ракетами. Ракеты были известны еще в древнем Китае, великий Ньютон построил даже тележку, движущуюся реактивной струей пара. Движение ракет было прекрасно обосновано теоретически И. В. Мещерским и К. Э. Циолковским, но ни самих ракет, ни реактивных двигателей по существу еще не было. И вот настал золотой век реактивного движения. Развилась ракетная наука, невиданно преобразились конструкции, не имеющие ничего общего с древними ракетными шутихами.

Сейчас наступает век чистых и экономичных аккумуляторных двигателей, не исключена возможность, что и маховичных. Они нужны для победы Homo sapiens, человека мыслящего в его борьбе с грозящей всей цивилизации, всему живому на Земле опасностью, возникшей в результате его расточительного и бездумного в прошлом отношения к природе.
 
Организация и проведение новогоднего корпоратива 2018.