УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛЫ ИНЕРЦИИ

Полезная модель относится к области наземной и водной транспортной техники, летательных аппаратов и устройств и может быть использована в различных отраслях хозяйственной деятельности.
Известны движители типа колеса, гусеницы, гребного винта, воздушного винта и т.п., создающие силу взаимодействия с окружающей средой транспортных машин, водоплавающих средств, летательных аппаратов и сообщающих им благодаря этому движение (см. термин «движитель» на стр.137 в книге: Политехнический словарь. Издание второе. Гл. редактор А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Советская энциклопедия», М.,1980). Недостаток таких устройств, - для получения силы, обеспечивающей движение объектов, требуется наличие окружающей среды.
Известны водометные движители, у которого сила, движущая судно, создается выталкиваемой из него струей воды (см.термин «водометный движитель» на стр.85 в книге: Политехнический словарь. Изд. втор. Гл. ред. А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Советская энциклопедия», М., 1980). Существенной особенностью устройства является то, что оно создает силу без силового взаимодействия с окружающей средой.
Недостатки устройства:
а) необходимость наличия больших запасов воды для работы водометного движителя; вследствие этого устройство может использоваться только на водоплавающих судах;
б) относительно низкая скорость истечения жидкости из сопла и получаемая при этом сила тяги, что ограничивает применение устройства только на судах специального назначения, - судах, плавающих на мелководье.
Известны реактивные двигатели, создающие реактивную силу,
возникающую в результате истечения газов в окружающее пространство через реактивное сопло (см.термин «реактивная тяга - реактивная сила...» на стр.441 в книге: Политехнический словарь. Изд. второе. Гл.редактор А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Советская энциклопедия», М.,1980). Реактивный двигатель является двигателем прямой реакции и создает силу тяги в результате истечения из него реактивной струи. Такие двигатели объединяют в себе функции собственно двигателя и движителя. При этом ракеты, оснащенные ракетными двигателями, которые являются разновидностью реактивных двигателей, в настоящее время являются основным видом летательного аппарата, полет которого не требует обязательного наличия окружающей среды (см. термины «реактивный двигатель» на стр.441 и «ракета» на стр.435 в книге: Политехнический словарь. Издание второе. Гл. редактор А.Ю.Ишлинский. Изд-во «Советская энциклопедия», М., 1980). Недостаток реактивного двигателя, имеющий принципиальное значение, заключается в том, что величина реактивной силы уменьшается с увеличением скорости ракеты, т.к. реактивная сила зависит от разницы между скоростью истечения реактивной струи и скоростью движения ракеты. Как известно, скорость истечения реактивной струи практически имеет ограничение. Таким образом, с увеличением скорости ракеты уменьшается реактивная сила, которая стремится к нулю (см. формулу для реактивной силы на стр.120 в книге: Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учеб. пособие: Для вузов. В 5 т. T.1. Механика. - 4-е изд., - М.; ФИЗМАТЛИТ; Изд-во МФТИ, 2005).
Известен способ получения направленной центробежной силы инерции, основанный на использовании центробежных сил инерции, возникающих при вращении дебалансов в противоположные стороны с принудительной синхронизацией (см. стр.381-382 в книге: Спиваковский А.О., Дьячков В.К. Транспортирующие машины: Учеб. пособие для машиностроит. вузов. - 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1983. - 487 с). Эта сила действует без силового взаимодействия с окружающей средой и без истечения газов в окружающее пространство через реактивное сопло, т.е. без потери массы. Способ осуществлен практически в центробежных вибровозбудителях направленного действия (см. стр.48 в книге: Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов. Справочник. Колл. авторов, под ред. д-ра техн. наук В.А.Баумана и др. М., изд-во «Машиностроение», 1970, 548 с.). Недостаток такого устройства, - создаваемая ним центробежная сила инерции действует в виде знакопеременных импульсов. Каждый импульс силы в одном направлении, сменяется импульсом силы в противоположном направлении. Вследствие этого, механическая система, на которую действуют такие импульсы силы, совершает колебательное движение.
Получить поступательное движение под действием такой силы невозможно.
Известен импульсный движитель по Авт.св. СССР №1526842, в котором имеются инерционные грузы, которые вращаются с помощью поводков и рычагов. При этом изменяются скорости вращения и координаты центра масс, а направление результирующей силы от вращения масс остается постоянным. Недостаток импульсного движителя - он не может двигаться без силового взаимодействия с окружающей средой.
Известен аппарат Нормана Дина, содержащий устройство с вращающимися в противоположных направлениях эксцентриками, создающими направленную центробежную силу инерции. При этом дополнительно в устройство введены перемычка и мгновенно выдвигаемые поперечные рамы. По утверждениям автора аппарат может создавать подъемную силу (см. стр.18-19, статья «Поразительное изобретение. Блеф или переворот?» в журнале «Изобретатель и рационализатор», 1962, №10). Однако теоретически такой аппарат не может создавать подъемную силу.
Известен инерцоид В.Н.Толчина, в котором грузы, разгоняются в определенном секторе их окружности вращения, а также затормаживаются в секторе с противоположной стороны (см. книгу: В.Толчин. Инерцоид. Силы инерции как источник поступательного движения. Пермское книжное изд-во.1977). Недостаток инерцоида В.Н.Толчина, имеющий принципиальное значение, заключается в том, что тангециальные силы инерции, обусловленные неравномерностью вращения грузов, не были уравновешены другой силой, действующей без силовой связи с конструкцией инерцоида. Поэтому теоретически инерцоид не мог получать движение без силового взаимодействия с окружающей средой.
Сравнение аналогов с предлагаемым устройством показывает, что ни одно из известных устройств не позволяет получать силу, направленную в одну сторону, действующую без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Поэтому данная заявка подается без прототипа.
Задачей полезной модели является разработка устройства для получения силы инерции, направленной преимущественно в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы.
Решение задачи достигается тем, что в предлагаемом устройстве для получения силы инерции, направленной преимущественно в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, устройство содержит корпус, центробежный вибровозбудитель направленного действия с приводом вращения
дебалансов и устройством принудительной синхронизации их вращения, коромысло, шарнир, устройство удержания коромысла в заданном секторе его вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции, при этом коромысло соединено с одной стороны через шарнир с корпусом, а с противоположной стороны оно соединено жестко с корпусом вибровозбудителя, который сориентирован относительно коромысла так, что направленная центробежная сила инерции, создаваемая при работе вибровозбудителя, действует под прямым углом к коромыслу с возможностью возбуждения вращательных колебаний коромысла относительно шарнира, коромысло связано дополнительно с корпусом через устройство удержания коромысла в заданном секторе его вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции связано с приводом вращения дебалансов вибровозбудителя и выполнено с возможностью изменения оборотов дебалансов вибровозбудителя.
Центробежный вибровозбудитель направленного действия может быть выполнен без устройства принудительной синхронизации вращения дебалансов, при этом оси вращения дебалансов должны быть сориентированы параллельно коромыслу.
Для дискретного увеличения силы инерции к корпусу вибровозбудителя может быть прикреплен дополнительный груз.
Устройство может содержать узел поворота, соединяющий шарнир с корпусом и выполненный с возможностью изменения преимущественного направления действия силы инерции, при этом устройство удержания коромысла в заданном секторе его вращательных колебаний связывает коромысло с узлом поворота.
Шарнир устройства может быть выполнен в виде упругого элемента.
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: получать с помощью устройства силу инерции, направленную преимущественно в одну сторону, действующую без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы.
Анализ уровня техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом, предлагаемая полезная модель является новой и имеет изобретательский уровень.
Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг.1 показана принципиальная схема устройства по заявляемой полезной модели. Устройство содержит корпус 1, центробежный вибровозбудитель 2 направленного действия с приводом 3 вращения дебалансов 4 и устройством принудительной синхронизации 5 их вращения, коромысло 6, шарнир 7, устройство удержания 8 коромысла в заданном секторе его вращательных колебаний, устройство регулирования 9 величины силы инерции. При этом коромысло 6 соединено с одной стороны через шарнир 7 с корпусом 1, а с противоположной стороны оно соединено жестко с корпусом вибровозбудителя 2, который сориентирован относительно коромысла 6 так, что направленная центробежная сила инерции, создаваемая при работе вибровозбудителя 2, действует под прямым углом к коромыслу 6 с возможностью возбуждения вращательных колебаний коромысла относительно шарнира 7. Коромысло 6 связано дополнительно с корпусом 1 через устройство удержания 8 коромысла в заданном секторе его вращательных колебаний. Устройство регулирования 9 величины силы инерции связано с приводом вращения 3 дебалансов 4 вибровозбудителя 2 и выполнено с возможностью изменения оборотов дебалансов 4 вибровозбудителя 2.
Центробежный вибровозбудитель 2 направленного действия может быть выполнен без устройства принудительной синхронизации 5 вращения дебалансов 4, при этом оси вращения дебалансов 4 должны быть сориентированы параллельно коромыслу 6.
К корпусу вибровозбудителя 2 может быть прикреплен дополнительный груз для увеличения статического момента неуравновешенной массы относительно шарнира 7.
Устройство может содержать узел поворота 10, соединяющий шарнир 7 с корпусом 1 и выполненный с возможностью изменения преимущественного направления действия силы инерции, при этом устройство удержания 8 коромысла 6 в заданном секторе его вращательных колебаний связывает коромысло 6 с узлом поворота 10.
Шарнир 7 устройства может быть выполнен в виде упругого элемента.
Устройство работает следующим образом.
Привод 3 сообщает синхронизированное с помощью устройства 5 вращение дебалансам 4 центробежного вибровозбудителя 2 направленного действия. При этом создается направленная центробежная сила
инерции. Под действием этой силы вибровозбудитель 2 совершает вместе с коромыслом 6 вращательные колебания относительно шарнира 7. При этом устройство генерирует колеблющуюся центробежную силу инерции, т.к. масса вибровозбудителя 2 и коромысла 6 не уравновешена относительно шарнира 7, а создаваемая сила постоянно изменяет свое направление в пределах сектора вращательных колебаний. Получаемая колеблющаяся центробежная сила инерции действует в виде импульсов силы, изменяясь от нуля в крайних положениях, до максимального значения при прохождении середины сектора вращательных колебаний. Поскольку угол сектора вращательных колебаний незначителен, то создаваемая колеблющаяся центробежная сила инерции практически будет направлена преимущественно в одну сторону. Одновременно возникают тангенциальные силы инерции, обусловленные изменением угловой скорости вращательных колебаний вибровозбудителя 2 и коромысла 6. Проекции этих сил на направление преимущественного действия колеблющейся центробежной силы инерции создают импульсы силы обратного действия по отношению к импульсам, создаваемым колеблющейся центробежной силой инерции. Уравновешивание тангенциальных сил инерции осуществляется благодаря тому, что разгон и торможение вращательных колебаний неуравновешенных масс вибровозбудителя 2 и коромысла 6, осуществляется под действием направленной центробежной силы инерции, создаваемой вибровозбудителем 2 и действующей под прямым углом к коромыслу 6. Благодаря этому неуравновешенные массы разгоняются без силового обратного воздействия на шарнир 7 вращательных колебаний и на корпус 1. Аналогично при замедлении движения неуравновешенные массы теряют скорость без силового обратного воздействия. В результате взаимодействия сил инерции в данном устройстве остается неуравновешенной колеблющаяся центробежная сила инерции, направленная преимущественно в одну сторону. Она будет оказывать силовое воздействие на устройство и приводить его в движение. При этом импульс силы инерции будет уравновешиваться импульсом (импульсом массы) устройства. При использовании центробежного вибровозбудителя 2 без устройства принудительной синхронизации 5 вращения дебалансов 4, происходит динамическая самосинхронизация дебалансов, вращающихся в противоположных направлениях. Для этого оси дебалансов 4 вибровозбудителя 2 должны быть сориентированы параллельно коромыслу 6. В противном случае создаваемая колеблющаяся центробежная сила инерции будет оказывать различное влияние на дебалансы 4, вращающиеся в противоположные стороны, и может нарушать режим самосинхронизации. Для увеличения создаваемой силы
к корпусу вибровозбудителя 2 может прикрепляться дополнительный груз.
При использовании узла поворота 10, соединяющего шарнир 7 с корпусом 1, появляется возможность изменять угол преимущественного действия получаемой силы инерции относительно корпуса 1.
В данном устройстве решена задача полезной модели, - предложено устройство, позволяющее получать силу инерции, направленную преимущественно в одну сторону, действующую без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Задача решена благодаря тому, что предложено устройство, в котором в результате взаимодействия создаваемых сил инерции остается неуравновешенной одна сила,- колеблющаяся центробежная сила инерции, направленная преимущественно в одну сторону, действующая без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Принципиальное значение имеет применение центробежного вибровозбудителя направленного действия, который своей направленной центробежной силой инерции воздействуют под прямым углом к коромыслу. Благодаря этому задается движение неуравновешенных масс как при их разгоне, так и при их остановке без силового обратного воздействия на шарнир и корпус. Поэтому тангенциальные силы инерции, возникающие при изменении угловой скорости неуравновешенных масс и создающие импульсы обратного действия по отношению к импульсам, создаваемым колеблющейся центробежной силой инерции, уравновешиваются полностью. Следует подчеркнуть, что получение «непарной» силы инерции, т.е. силы, полученной без силы противодействия, не противоречит законам механики. Известно, что «Силы инерции обусловлены не взаимодействием тел, а свойствами самих неинерциальных систем отсчета. Поэтому на силы инерции третий закон Ньютона не распространяется» (стр.52 в книге: Иродов И.Е. Основные законы механики: Учебн. пособие для студентов физических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. - М.: Высш. школа, 1978. 240 с., ил.).
Для оценки возможности практического осуществления предложенного устройства была изготовлена модель. Модель выполнена в соответствии с принципиальной схемой, показанной на фиг.1. Модель установлена на платформе, выполненной с возможностью качения по поверхности стола. Эксперименты показали, что модель получает поступательное движение.
Таким образом, предложенная полезная модель промышленно применима.