Глава 4. ВД «Колесо дьявола» (ПМ 010204).

Вторая конструкция ВД (ПМ 010204) разрабатывалась мной как демонстрационный, достаточно мощный привод для оживления, например рекламных механических панелей.

1. Идеи положенные в основу конструкции ВД:

1 При перемещении погруженного тела по горизонтали в реальности требуется расходовать энергию лишь на преодоление сопротивления трению о жидкость и ее вязкости. В идеале на такое движение может потребоваться исчезающе малое количество энергии. Все зависит от требуемой динамики процесса.

2 В однородной несжимаемой жидкости все точки (отдельно взятые объемы) ее нахождения равноценны в геометрическом плане и отличаются только испытываемым гидростатическим давлением, которое диктуется местонахождением точки (отдельно взятого объема). Другими словами – если взять какой либо объем жидкости вблизи поверхности и переместить его в позицию вблизи дна, то никаких геометрических изменений общего объема и свойств жидкости не произойдет, т. к. в этом случае будет реализован принцип «движения по контуру», в идеале не требующий энергетических затрат, в реальности - требующий незначительных затрат энергии.

3 На всякое погруженное в жидкость тело действует выталкивающая сила численно равная весу вытесненной им жидкости (закон Архимеда).

Далее будут рассмотрены некоторые возможные варианты конструктивного исполнения ВД:

2. Описание конструкции ПМ 010204:

ВД ПМ 010204 (далее в тексте – ВД) показанный на рисунке 8 состоит из станины 3, на которой посредством оси с подшипниками установлен свободно вращающийся ротор 1. Ротор 1 состоит из нескольких деталей: Часть из них подвижна, часть неподвижна. К подвижным относятся, разбитое на секторы рабочее колесо, пустотелые рабочие емкости 2, корпус и ось. К неподвижным (относительно горизонта) – система направляющих 4.

Конструкция ВД некритична к вариантам реализации отдельных деталей и элементов. Главными критериями для конкретного воплощения являются удобство и практичность эксплуатации ВД. При этом легко можно сохранить все положительные свойства и характеристики ВД.

1. ВД ПМ 010204, вариант 1 - базовый (см. рис. 8).

3. Описание особенностей конструкции:

Ротор.

Ротор представляет собой диск, разбитый по периферии перегородками на секторы. Каждый сектор являет собой рабочее пространство потенциально готовое для взаимоперемещения прочной полой емкости (с газом, или без него, т. е. с вакуумом) цилиндрической или шарообразной формы (в принципе форма может быть любой – удобной для конкретной конструкции) и соответствующего объема жидкости, например, воды (Вообще это может быть любая пригодная, желательно с меньшей вязкостью, жидкость, лишь бы она была достаточно тяжелой, вплоть до ртути или расплава, какого либо металла. Чем больше плотность жидкости, тем больше будет достигнут эффект от ВД при одинаковых габаритных показателях). Диск ротора находится внутри цилиндрического корпуса и механически соединен с ним. Конфигурация сечения диска ротора выбрана такой, чтобы обеспечить свободное пространство вблизи оси вращения, для расположения в нем системы неподвижных направляющих. Здесь имеется в виду неподвижность направляющих относительно горизонта. Т.к. весь ротор заполнен жидкостью, возникает необходимость обеспечения хорошего уплотнения между силовой осью, с которой снимается механический момент и неподвижной центральной осью, на которую опирается система направляющих. Задачи такого рода, хотя и решены давно, для кустарного производства затруднительны. Поэтому, в качестве временного, принято следующее решение:

Силовая ось пропущена через весь ротор и жестко соединена с ним. Этим обеспечивается полная герметичность ротора. Внутри ротора на этой оси, как маятник расположена система направляющих, относительную неподвижность которых обеспечивает массивный груз, укрепленный в нижней точке системы. Таким образом, обеспечивается достаточно стабильное положение направляющих относительно горизонта при любом угле поворота ротора. Система направляющих состоит из двух частей (они могут быть выполнены в виде единой детали) – верхней и нижней. Верхняя направляющая обеспечивает необходимую траекторию движения полых емкостей в верхней области геометрии ротора. Нижняя – соответственно – в нижней. Их конфигурация хорошо видна на рисунке 8. Ротор своей осью через подшипники опирается на станину. Вращение оси, какой либо удобной системой трансмиссии передается потребителю.

Скомпонованная таким образом конструкция и являет собой «Гравитационный гидромеханический источник крутящего момента» - т.е. ПМ-010204 («Колесо дьявола»).

4. Описание работы ВД.

Поскольку ротор представляет собой единую, разбитую на секторы, герметичную полую емкость, заполненную жидкостью, он ведет себя как единый сосуд, независимо от своего углового положения. Соответственно все поплавки, расположенные в секторах ротора, стремятся всплыть внутри этого сосуда. Однако конфигурация секторов и система направляющих не дают им сделать это. Поэтому все они располагаются в энергетически выгодных позициях, т.е. в самых верхних точках пространства своего нахождения, ограниченного с одной стороны конфигурацией сектора, с другой - направляющими. Говоря иначе – в тех местах секторов ротора, которые в данном угловом положении ротора находятся выше. Т.к. левая и правая части ротора содержат равное количество поплавков, которые стремятся всплыть и тем самым давят на перегородки ротора, суммарное их воздействие на ротор теоретически равно нулю. Но то обстоятельство, что они в горизонтальной зоне между направляющими, расположены несимметрично относительно вертикали, вызывает в некоторых фазах слабый содействующий крутящий момент, а в некоторых – приличный противодействующий.

Те поплавки, которые слева вверху и снизу ротора упираются в верхнюю и нижнюю направляющие, не оказывают давления снизу по касательной на перегородки ротора. И что очень важно эти поплавки практически не оказывают сопротивления принудительному вращению ротора.

Таким образом, поплавки хоть и противодействуют изменению углового положения ротора, но их противодействие недостаточно для компенсации внешней для них силы вызывающей вращение ротора – силы дисбаланса жидкости.

При этом поплавки решают важнейшую задачу - своим подвижным присутствием они вызывают не требующие энергетических затрат («движение по контурам») перемещения центров приложения веса (сил тяжести) объемов жидкости находящихся в соответствующих секторах. Указанная на Рис. 8 конфигурация вызывает такое смещение центров приложения (реальных) веса жидкости в секторах, что суммарно они создают крутящий момент, заведомо превышающий противодействие системы поплавков и заставляющий ротор поворачиваться по часовой стрелке. Это вращение имеет избыточный силовой характер, а значит, может быть использовано для привода какой либо нагрузки. Что и подтверждают расчеты.

5. Описание эквивалентной схемы:

Для упрощения расчетов применена эквивалентная схема, в которой объемы жидкости в секторах заменены виртуальными, заполненными жидкостью, емкостями, наделенными всеми свойствами жидкости как при рассмотрении ее поведения в рамках конкретного сектора, так и в рамках всей полости ротора, как единого сосуда.

Допущения и упрощения:

1. Вес каждой пустотелой емкости приравнен нулю.

2. Вес каждого виртуального объема жидкости принят за 1 условную единицу.

3. Вес жидкости находящейся внутри ротора в пространстве между пустотелыми емкостями и виртуальными объемами жидкости игнорируется.

4. Выталкивающая сила, действующая на каждую пустотелую емкость принята за 1 условную единицу.

5. За одну графическую единицу длины принят 1 пиксель монитора.

6. Силы трения в подшипниках, силы трения в жидкости, ее вязкость и пр. слабые эффекты игнорируются.

7. Точками приложения сил тяжести и выталкивания считаются геометрические центры соответствующих объектов.

На рис. 9, внизу на линейке проставлены координаты центров пустотелых емкостей и центров виртуальных объемов жидкости в пикселях.

Расчет производился для раскрыва одного сектора, т.е. для величины поворота ротора 10 градусов через 2,5 градуса (4 фазы – (1- 5), 6, 7, 8, 9=1) из соображения, что через каждые 10 градусов поворота картина полностью повторяется. Фаза 1-5 условно считается единой, т.к. существует в рамках сектора < 2,5 градусов. Это фаза перехода крайней полой емкости с малого радиуса на большой.

Критерий работоспособности ВД здесь – ненулевой крутящий момент на валу ротора в любом его угловом положении. Критерий очень жесткий, т.к. в принципе такой и другие (!) ВД могут оказаться вполне работоспособными и в присутствии отрицательного крутящего момента. Все зависит от энергетического баланса.

Методика расчета:

Сначала для каждой из 8 фаз положения ротора был проведен расчет баланса суммарных сил действующих на ротор со стороны пустотелых емкостей.

Затем для каждой из 8 фаз положения ротора был проведен расчет баланса суммарных сил действующих на ротор со стороны виртуальных объемов жидкостей.

После этого для каждой фазы проведено суммирование сил с учетом знака.

Эквивалентная схема приведена на рис. 9.

6. Описание расчетов:

Расчеты проводились три раза. Два раза вручную, один – с использованием возможностей программы «Майкрософт Эксель». Первый расчет был чисто прикидочным, для проверки предположения о том, что в принятой к рассмотрению геометрической конфигурации системы существует некая незаметная с первого взгляда «область логической неоднозначности» («Зона Дьявола») которая обеспечит возможность создания нескомпенсированной асимметрии крутящего момента в поле гравитации.

Результат расчета показал, что да, действительно «Зона Дьявола» существует. И рассматриваемый ВД должен работать. Т.е. выдавать «на гора» даровую энергию.

Второй расчет делался уже основательно, с использованием в качестве базовых, чертежей отображающих ВД в разных фазах положения ротора. Результаты расчета подтвердили правильность первого расчета.

Третий расчет делался чисто математически, в программе «Майкрософт Эксель», в качестве базовых использовались чертежи с вычисленными геометрическими параметрами.

Расхождение с результатами ручных расчетов ничтожное.

Таким образом, проведенные вычисления показали, что ВД ПМ 010204 представляет собой работоспособную конструкцию. Графическое представление расчета баланса крутящих моментов для ПМ 010204 (базовый вариант), приведено на рис. 10.

Рис. 10. Сводный график суммарных моментов вращения действующих на ротор со стороны газа и жидкости, а так же результирующей этих моментов действующей на ротор ПМ 010204 (Крутящий момент на валу). Фазы (1-5)….9 – поворот ротора на 1/36 от 360 градусов, т.е. на 10 градусов (между основными фазами - 2,5 градусов). При всех последующих поворотах на 10 градусов картина повторяется.

2. ВД ПМ 010204, вариант 6 - оптимум (см. рис. 11). По сравнению с базовым имеет крутящий момент на валу вдвое больший.

Расчеты и иллюстрации см. в Книге 2, Глава 1.

Вернуться к оглавлению книги 1.