1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>
Маховичный двигатель - заманчиво, но, увы, нереально
Маховики в машинах
01.02.2014 12:00
Мне приходит много писем от читателей, особенно после выхода в свет той или иной статьи в популярных журналах. Авторов этих писем движет благородное стремление к созданию новых двигателей, преимущественно маховичных. И надо сказать, что во многих из них предлагаются оригинальные и жизнеспособные конструкции. Со многими авторами, выступающими преимущественно от имени предприятий, мы плодотворно сотрудничаем. Но встречаются и совершенно нереальные проекты, причем они в большинстве своем похожи один на другой. Поэтому я их и опишу, чтобы создатели маховичных двигателей впредь не тратили на них время.

Все нереальные проекты можно грубо разделить на три категории: 1) вечные двигатели; 2) инерцоиды; 3) псевдоработоспособные маховики.

Вечные двигатели, этот бич изобретателей, никто уже не называет своим именем. Но и под названием «беззаправочный маховичный двигатель» или «инерционный двигатель с самоподпиткой) нетрудно угадать старого знакомого—perpetuum moblie. И хотя это и странно, почему-то изобретатели вечных двигателей видят в маховике своего союзника. Вот, например, одна из идей (рис. 52). Обыкновенный генератор, состоящий, из генератора 1, маховика 2 и электродвигателя 3, какой уже мы, рассматривали выше только с маленькой хитростью, становится вечным двигателем. Оказывается надо, предварительно, разогнав маховик электродвигателем и получив напряжение на зажимах генератора, быстро, (чтобы, не дай бог, маховик не успел остановиться!) перекинуть провода от генератора на двигатель.
 
«Вечный двигатель» на основе маховичного генератора
Рис. 52. «Вечный двигатель» на основе маховичного генератора:
1—генератор; 2—маховик; 3—двигатель

Ток, вырабатываемый генератором, будет подпитывать двигатель, двигатель будет разгонять маховик, он же, вращая вал генератора, вырабатывать электроэнергию, частично потребляемую, а частично подпитывающую двигатель и так до бесконечности. Можно прекратить добывать уголь, нефть, газ, пытаться регулировать термоядерный процесс. Зачем это, когда вечно вращающийся маховик будет всегда поставлять нам сколько угодно энергии! Каюсь, что и я сам грешен — в детстве предложил именно эту схему и возмущался, когда надо мной смеялись. Но письма с такими схемами приходят не только от детей.

Хочу реабилитировать маховик — он здесь совершенно не при чем. Такой же эффект, что и с маховиком, будет получен и без него. Просто надо соединить генератор с двигателем и валами и проводами и крутануть вручную — завести «вечный двигатель». Думаю, никто не сомневается, что в соединенном по схеме perpetuum mobile виде и генератор и мотор остановятся после закрутки быстрее, чем по отдельности.



Были предложения ставить на маховичный автобус воздушный винт, соединенный с генератором, который должен был вращаться от набегающего воздушного потока при движении автобуса. Отличие от предыдущего проекта заключается здесь в том, что этот вечный двигатель будет иметь еще меньший к.п.д., чем предыдущий и остановится еще быстрее.

Инерцоид — штука более тонкая, чем вечный двигатель. Журналы не раз поднимали шумиху по поводу того или иного инерцоида, то доказывая их существование, то опровергая его. Почувствовав свежее дело, изобретатели вечных двигателей частично перебросились на инерцоид.

Что же такое инерцоид? Под этим названием обычно понимается машина, которая может двигаться без опоры, перемещая (вопреки всем законам механики) свой центр тяжести своими же внутренними силами. Классический пример — попытка барона Мюнхаузена вытащить себя из болота за волосы. Большинство авторов, как и родоначальник течения инерцоидов — страховой агент Норман Дин, основывает действие своих инерцоидов на вращении неуравновешенных маховиков-эксцентриков. Инерционные силы, вызванные вращающимися маховиками, в одном направлении складываются, в другом — вычитаются и в результате (в фантазии авторов, конечно) возникает равнодействующая сил инерции, направленная в сторону движения машины.

Чтобы не критиковать чужие идеи (а вдруг, чем черт не шутит, они еще и окажутся справедливыми?), раскритикую типичный инерцоид, в свое время предложенный и построенный мною. Я даже писал на него заявку в Комитет по изобретениям, но вскоре получил оттуда отрезвляющий ответ. Если он покажется кому-нибудь из изобретателей похожим на его собственную модель, то я с радостью могу уступить авторство.

Инерцоид (рис. 53) содержит двигатель 1, кривошипношатунный механизм и неуравновешенные маховички 2, одна сторона которых намеренно утяжелена, например, сверлениями в противоположной стороне. Маховички приводятся в колебательное движение, но с амплитудой не более половины окружности. По мысли автора, центробежные силы утяжеленной части, возникающие при вращательном движении, будут распределяться на той части окружности, по которой движется эта утяжеленная часть. Боковые составляющие сил будут устраняться наличием двух маховичков, колеблющихся в противофазе, а составляющая, направленная вперед, просуммируется, и наша машина устремится вперед. И действительно, модель двигалась по столу в указанном направлении! Правда, я пробовал и взвешивать модель в работающем и неподвижном положении, причем подвешенную на пружинке «вверх ногами» и в вакууме, чтобы избежать аэродинамических сил. При включении модель задергалась, но ее вес,который должен был по идее прибавиться за счет тягового усилия, ни на миллиграмм не изменился. Я тогда поступил, как и подобает конструктору инерцоидов — результаты опыта, которые меня не устраивали, были с гневом отвергнуты, и модель снова запускалась по столу.

Безопорный двигатель или инерцоид
Рис. 53. Безопорный двигатель или инерцоид:
1—двигатель; 2—неуравновешенные маховики

Конечно, ни о какой силе тяги, развиваемой моделью, речи и не могло идти. Я тогда не учел реакции на опоры маховиков, которые толкали модель в противоположную сторону и с той же силой. А двигалась модель из-за того, что при вибрации трение очень уменьшается, и она скатывалась даже под самый легкий уклон, который трудно заметить. Другие инерцоиды движутся из-за того, что импульсы (т. е. произведения силы на время действия), развиваемые эксцентриками во взаимно противоположных направлениях, будучи одинаковыми, различны по силе и продолжительности действия. Импульс, направленный в одну сторону, кратковременен, но сила велика, а в другую продолжителен, но сила мала.

Будучи положен на шероховатую поверхность, такой инерцоид будет двигаться, если большая из сил может преодолеть силу трения, а меньшая — нет. Естественно движение будет в сторону большей силы. Так человек обычно передвигается по скользкому льду. Ни о каком «безопорном» движении, конечно, речи идти не может. И надо твердо помнить один из основных законов механики, что внутренними силами
центра масс тела не сдвинуть.

И последняя категория — псевдоработоспособные маховики. «Псевдо» потому, что с первого взгляда они кажутся вполне жизнеспособными, и только анализ их динамики выдает пороки. Обычно предложения этой категории касаются маховиков переменного момента инерции. Задача создания такого маховика заманчива — ведь меняя момент инерции, можно обеспечить его разгон и получить желаемую рабочую характеристику при выделении энергии. Поэтому эта задача увлекала и увлекает многих изобретателей.

Одна из конструкций подобных маховиков дана на рис. 54. Он был предложен известным французским писателем и летчиком Сент-Экзюпери. Принцип действия маховика заключается в следующем: при отсутствии давления воды поршни, стягиваемые пружинами, находятся у центра. При подаче воды в центральную часть маховика поршни раздвигаются, увеличивая общий момент инерции. При пуске воды они возвращаются в исходное положение.

Маховик переменного момента инерции конструкции
Рис. 54. Маховик переменного момента инерции конструкции 
А. Сент-Экзюпери: 1—цилиндры; 2—поршни; 3—пружины; 4— жидкость

Несмотря на то, что кинематически этот маховик вполне работоспособен, анализ динамики показывает полную его непригодность для выполнения поставленной цели. Например, при массе одного из поршней (грузов), равной 10 кг, и угловой скорости маховика 628 рад/с (6000 об/мин) при расстоянии груза от центра вращения 0,25 м нагрузка на каждую пружину составит свыше 1 МН, что явно невыполнимо.

Следует еще раз отметить актуальность задачи создания работоспособных маховиков переменного момента инерции, поскольку изменение момента инерции дает возможность варьирования частоты его вращения, а это является очень ценным свойством любого привода.
 
Ростов доставка цветов на сайте rostov-buket.ru.