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 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 в одну сторону, действующей без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы, устройство содержит корпус, три центробежных вибровозбудителя направленного действия с приводами дебалансов этих вибровозбудителей, три коромысла, три шарнира, одну ось, устройство принудительной
синхронизации, устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции, при этом два вибровозбудителя и два коромысла одинаковые, одно коромысло соединено с одной стороны через шарнир с осью, а с противоположной стороны оно соединено жестко с корпусом вибровозбудителя, одинаковые коромысла соединены жестко с одной стороны с осью по разные стороны от шарнира, находящегося на оси, а с противоположной стороны они соединены жестко с корпусами одинаковых вибровозбудителей, ось через остальные два шарнира соединена с корпусом, вибровозбудители сориентированы относительно соответствующих коромысел с возможностью совершения вращательных колебаний вместе с коромыслами под действием направленных центробежных сил инерции, создаваемых при работе вибровозбудителей, причем одинаковые вибровозбудители совершают вращательные колебания, направленные в противоположную сторону по отношению к вращательным колебаниям третьего вибровозбудителя, шарнир, находящийся на оси, связан с осью устройством принудительной синхронизации и дополнительно связан с корпусом с помощью устройства удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний, устройство регулирования величины силы инерции связано с приводами вибровозбудителей и выполнено с возможностью одновременного изменения оборотов дебалансов вибровозбудителей.
Устройство может содержать узел поворота, выполненный с возможностью изменения направления действия силы инерции по отношению к корпусу, при этом устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний связывает коромысла с узлом поворота.
К корпусам центробежных вибровозбудителей могут быть прикреплены дополнительные грузы, которые увеличивают статические моменты масс, совершающих вращательные колебания, при сохранении равенства статических моментов масс, совершающих вращательные колебания в противоположных направлениях.
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: получать с помощью устройства силу инерции, направленную 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, три центробежных вибровозбудителя направленного действия 2, 3 и 4, с приводами 5, 6 и 7 вращения дебалансов 8 и 9 этих вибровозбудителей, три коромысла 10, 11 и 12, три шарнира 13, 14 и 15, ось 16, устройство принудительной синхронизации 17, устройство удержания коромысел в заданных секторах их вращательных колебаний 18, устройство регулирования силы инерции 19. Устройство может также содержать узел поворота 20 силы инерции. При этом вибровозбудители 3 и 4, а также коромысла 11 и 12 одинаковые. Коромысло 10 соединено с одной стороны через шарнир 13 с осью 16, а с противоположной стороны оно соединено жестко с корпусом вибровозбудителя 2. Коромысла 11 и 12 соединены жестко с одной стороны с осью 16, а с противоположной стороны они соединены жестко с корпусами вибровозбудителей 3 и 4. Ось 16 соединена через шарниры 14 и 15 с корпусом 1. Вибровозбудители 2, 3 и 4 сориентированы относительно соответствующих коромысел таким образом, что могут совершать вращательные колебания вместе с коромыслами под действием направленных центробежных сил инерции, создаваемых при работе вибровозбудителей. Суммарный статический момент масс вибровозбудителей 3 и 4 на коромыслах 11 и 12 равен статическому моменту массы вибровозбудителя 2 на коромысле 10. Причем вибровозбудители 3 и 4 совершают вращательные колебания, направленные в противоположную сторону по отношению к вращательным колебаниям вибровозбудителя 2. Шарнир 13 и проходящая через него ось 16 связаны между собой устройством принудительной синхронизации 17 и дополнительно связаны с корпусом 1 с помощью устройства удержания 18 коромысел 10, 11 и 12 в заданных секторах их вращательных колебаний. Устройство регулирования величины силы инерции 19 связано с приводами 5, 6 и 7 вибровозбудителей 2, 3 и 4 и выполнено с возможностью одновременного изменения оборотов дебалансов 8 и 9 вибровозбудителей 2, 3 и 4. В случае применения узла поворота 20 силы инерции, шарниры 14 и 15 прикреплены к корпусу 1 через узел поворота 20 силы инерции, а устройство удержания 18 коромысел 10, 11 и 12 в заданных секторах их вращательных колебаний связывает коромысла с узлом поворота 20.
Устройство работает следующим образом.
Центробежный вибровозбудитель 2, с одной стороны, и центробежные
вибровозбудители 3 и 4, с другой стороны, создают направленные центробежные силы инерции, действующие в противоположные стороны. Под действием этих сил вибровозбудитель 2 и вибровозбудители 3 и 4 совершают вращательные колебания соответственно на коромысле 10 и коромыслах 11 и 12 относительно шарниров 13 и 14, 15 соответственно. При этом устройство генерирует направленную центробежную силу инерции, т.к. массы вибровозбудителей 2, 3 и 4 не уравновешены относительно оси вращательных колебаний коромысел и выступают в роли неуравновешенных масс (дебалансов). Получаемая направленная центробежная сила инерции действует только в одну сторону, пульсирует и изменяется от нуля до максимально возможного значения (для заданного периода вращательных колебаний коромысел). Одновременно возникают тангенциальные силы инерции, обусловленные изменением угловой скорости указанных неуравновешенных масс. Проекции этих сил на направление действия направленной центробежной силы инерции создают импульсы силы обратного действия по отношению к импульсам, создаваемым направленной центробежной силой инерции. Уравновешивание тангенциальных сил инерции осуществляется благодаря тому, что разгон и торможение вращательных колебаний неуравновешенных масс осуществляется под действием направленных центробежных сил инерции, действующих под прямым углом к коромыслам. Благодаря этому неуравновешенные массы разгоняются без силового обратного воздействия на оси вращательных колебаний, т.е. на механическую систему. Аналогично при замедлении движения неуравновешенные массы теряют скорость без силового обратного воздействия. В результате взаимодействия сил инерции в данном устройстве остается неуравновешенной центробежная сила инерции, направленная 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 узла поворота 20 силы инерции появляется возможность изменять угол действия получаемой силы инерции относительно корпуса 1.
Статические моменты масс, создаваемые массами центробежных вибровозбудителей на соответствующих коромыслах относительно оси их вращательных колебаний, могут быть увеличены за счет прикрепления к корпусам вибровозбудителей дополнительных грузов.
В данном устройстве решена задача полезной модели,- предложено устройство, позволяющее получать силу инерции, направленную 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,- направленная центробежная сила инерции, направленная в одну сторону, действующая без силового взаимодействия с окружающей средой и без потери массы. Принципиальное значение имеет применение центробежных вибровозбудителей направленного действия, которые своей направленной центробежной силой инерции воздействуют под прямым углом к радиусам вращательных колебаний коромысел. Благодаря этому задается движение неуравновешенных масс как при их разгоне, так и при их остановке без силового обратного воздействия на оси вращательных колебаний коромысел. Поэтому тангенциальные силы инерции, возникающие при изменении угловой скорости неуравновешенных масс и создающие импульсы обратного действия по отношению к импульсу, создаваемому направленной 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.