В поисках инерцоида
Владимир Околотин
Многие века люди относились к массивным телам как своеобразным складам движения – сколько в них вложишь, столько и вернешь. Но вот родилась дерзкая надежда превратить склады в источники: нельзя ли так пошевелить грузами на тележке, чтобы та поехала сама собой, за счет внутренних сил?
Такие экипажи можно называть по-разному: инерцоидами, дебалансными механизмами, безопорными движителями... Заставить инерцию работать – дело полезное, однако сама возможность создания безопорных движителей предельно сомнительна.
Сначала слово энтузиастам. Например вот что говорит, обрисовывая сложное положение по нестандартной поисковой проблеме инерцоидов, Б.Романенко (г.Химки Московской обл.), организатор и руководитель общественной лаборатории механоинверсии: «Сейчас нас 120 человек. Мы не можем ждать, пока появится кто-то, кто нам все разъяснит и укажет истину. Тем более что пока ничего вразумительного по теории инерции слышать не приходилось. Одни говорят, что центробежные силы (ЦБС) есть, другие их отрицают. Теория эта запутанна, во многом непонятна. Поэтому приходится надеяться на свой инженерный опыт, на свои руки и головы. Мы работаем, думаем, строим модели вот уже в течение 15 лет...».
А вот как описывает состояние дел инженер М.Денисов из города Рудного Кустанайской области: «О силах инерции прошли две широкие дискуссии, опубликовано немало статей и книг, но ясность все еще не достигнута. Изобретатели не стали ждать решения спора: в 1926 году Г.Шиферштейн получил патент №10467 на повозку с колеблющимся грузом, которая может двигаться по снегу, земле и воде.
В 1934 году М.Колмаков из Челябинска предложил повозку (а.с.№45781), которая двинется, как считает автор, за счет ЦБС. А потому она не нуждается в дороге и в сцеплении с поверхностью пути, напоминая что-то вроде центробежной ракеты.
С.Купцов и К.Карпухин (1961 год, а.с.№151574) придумали плоскую самоходную систему с эксцентриками, создающими центробежные силы. Через десять лет похожие прыгающие механизмы построили М.Чернин и Ю.Подпругин...».
Что же можно сказать сегодня по существу дела? Ссылаясь на теоретическую механику, специалисты-преподаватели отрицают возможность работы безопорных движителей. Однако некоторые модели перемещаются, хотя причины движения теоретики видят в особенностях сцепления тележек с дорогой.
Многочисленные известные модели и предложения по инерцоидам можно условно отнести к шести различным конструктивным типам.
ИМГ – инерцоиды с машущими грузами
В них массы на рычагах движутся взмахами, как крылья птиц. Примером может служить известный случай из биографии К.Э.Циолковского. В 1873 году у него, 16-летнего подростка, учившегося самостоятельно, появилась идея центробежного механизма, который состоял из привода и двух перевернутых маятников, принудительно циркулирующих вверх-вниз (рис.1). При дальнейшем размышлении будущий основоположник современной космонавтики отказался от своей мысли.
В 1899 году подобный аппарат все же был построен 17-летним американцем Р.Годдардом, впоследствии одним из пионеров ракетной техники. Однако его модель не заработала. Возвращаясь к машине подобного типа, П.Колосов из Томской области полагает, что центробежные силы реальны и устройства, работающие на их основе, смогут заменить самолеты. Однако эта уверенность ничем не обоснована, ибо не учтено равное действие сил, прижимающих аппарат к земле при ускорении грузов.
Рис. 1. При взмахе грузами аппарат может подпрыгнуть, оттолкнувшись от земли, но в воздухе опоры нет
Рис. 2. В тележках В. Толчина грузы ускоряются (зона I), замедляются (зона II) или двигаются по инерции (зона III)
ИУГ – инерцоиды с ускоряемыми грузами
От ИМГ рукой подать до ИУГ, если от частичного прохождения окружности перейти к полному замкнутому циклу (рис.2). И здесь сумма импульсов за цикл, при учете центробежных сил и реакций разгона, равна нулю, что хорошо понимал один из создателей ИУГ В.Толчин из Перми. В его моделях массы грузов и длины рычагов неизменны, но грузы движутся с переменными скоростями.
При демонстрациях такие модели рывками смещались вперед. Пытаясь осознать причины движения ИУГ, А.Прохоров (журнал «Природа», №8 за 1978 год) предположил, что смещение связано с нелинейной зависимостью трения колес тележки о дорогу. Трение растет вместе со скоростью, а потому сильнее тормозит ИУГ при торможении эксцентриков, чем при их разгоне.
Н.Филатов из г.Калинина показал, что фактический пробег ИУГ за цикл вчетверо больше, чем следует по этой гипотезе, а потому выдвинул другую причину; согласно ей движут механизм кориолисовы силы, которые удалось упорядочить.
Своеобразно объясняет движение ИУГ М.Колмаков из Челябинска. При работе попеременно включаются то разгонный двигатель, то тормоз, меняющие скорости эксцентриков, которые вращаются в разные стороны. Тележка всегда смещается навстречу эксцентрикам, и при разгоне грузов смещение больше, чем при торможении, ибо включение тормоза эквивалентно кажущемуся росту массы.
Особо М.Колмаков отмечает, что при замедлении эксцентриков тратится энергия на выделение и рассеяние тепла. Отсюда следует, что ИУГ движется за счет внешних, а не внутренних сил.
А.Якин (г.Пермь) смог менять скорости грузов при равномерно работающем приводе, заменив включения-отключения мотора встройкой эллиптических шестерен. Оказалось, что чем быстрее движутся эксцентрики, тем хуже двигается модель «псевдоинерцоида». Объяснить эту зависимость можно, допустив, что тяга порождается разбалансом потерь в активном и пассивном полуциклах. С ростом же оборотов грузов эти потери сравниваются, отчего тяга исчезает.
Много моделей ИУГ построил доцент Л.Кукушкин (г.Витебск) с целью отработки перспективной для практики конструкции.