Владимир Петров - Законы развития систем

В патенте Франции 2 607 777 изобретатель К. Мори, предложил усовершенствовать самолеты с вертикальным стартом. В существующих конструкциях слишком много топлива расходуется при отрыве от Земли. Мори предложил оборудовать место старта шлюзовой системой наподобие сообщающихся сосудов. Винт двигателя создает подъемную силу, а струя, отбрасываемая по шлюзам вниз. Там она совершает поворот на 180 градусов и ударяет в фюзеляж (рис. П5.12). Дополнительная подъемная сила и облегчает самолету взлет.

Рис. П5.12. Вертикальный взлет. Пат. Франции 2 607 777

П5.3.3.2.4.1.1. Лопастной винт

Пример П5.18. Конвертоплан MV-22 Osprey.

Сочетает возможности самолета и вертолета. На концах крыльев расположены двигатели с винтами. Двигатели могут поворачиваться на 98 градусов.

Рис. П5.13. Конвертоплан MV-22 Osprey

П5.3.3.2.4.1.2. Воздушная подушка

Воздушная подушка широко используется в транспорте, машиностроении, медицине и других областях.

П5.3.3.2.4.2. Увеличение веса

П5.3.3.2.4.2.1. Реактивный двигатель

Создание дополнительной силы с помощью реактивной струи, «увеличивающий» вес.

Пример П5.19. Землепроходка.

Специальные землепроходческие ракеты создают тоннели под землей.

Создание прижимающей силы с помощью реактивной струи.

П5.3.3.2.4.2.2. Лопастной винт

Реактивная сила создается с помощью винта.

П5.3.3.2.5. Вакуум

П5.3.3.2.5.1. Уменьшение веса

Пример П5.20. Косилка.

После бури или сильного дождя трава ложится на землю и ее невозможно убирать с помощью механических косилок. В патенте США 3 430 421 предложена косилка с вакуумным устройством для скашивания и сбора травы на газонах.

Создание вакуума над ножами приводит к тому, что растения удерживаются в вертикальном положении. В этом примере показано, как с помощью вакуума можно уменьшить силу тяжести (рис. П5.14).

Рис. П5.14. Косилка (патент США 3 430 421)

П5.3.2.5.2. Увеличение веса

Пример П5.21. Дорожный каток.

Для создания дорожного покрытия используют тяжелые катки. Чем их масса больше, тем лучше дорожное покрытие. Но чем тяжелее каток, тем большей мощности двигатель нужен для его перемещения и больше затрат энергии (рис. П5.15). Предложен каток с вакуумными присосками (А. с. 685 645 и пат. США 4 018 541).

Рис. П5.15. Каток (А. с. 685 645 и патент США 4 018 541)

В а. с. 1 184 488 установка для дождевания сама себя поддерживает в воздухе за счет использования крыльев наподобие вертолета (рис. П5.16).

Рис. П5.16. Установка для дождевания. А. с. 1 184 488

П5.3.3.2.6.2. Увеличение веса

Пример П5.24. Гоночный автомобиль.

Гоночный автомобиль должен быть легким, чтобы развивать большую скорость с тем же двигателем, но легкий автомобиль отрывается от дороги и теряет управление. Современные гоночные автомобили имеют форму обратного крыла. Кроме того, спереди и сзади имеются дополнительные антикрылья. Чем больше скорость их движения, тем набегающий поток больше прижимает автомобиль к дороге.

П5.3.3.2.7. Центробежные силы

П5.3.3.2.7.1. Уменьшение веса

П5.3.3.2.7.1.1. Для уменьшения воздействия веса жидких и сыпучих тел им придают вращательное движение.

Пример П5.25. Разливочный ковш.

Сталь разливают через донное отверстие больших ковшов. Из-за статического давления струя металла получается неравномерной.

Предложено жидкий металл раскрутить в горизонтальной плоскости. Жидкость примет форму параболоида вращения, сохраняя постоянный уровень жидкости над отверстием. (А. с. 275 331).

П5.3.3.2.7.1.2. Центробежные силы + крыло

Пример П5.26. Центробежный датчик.

А.с. 358 689. Центробежный датчик угловой скорости, содержащий двуплечные рычаги и грузы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и веса грузы выполнены в виде крыла для создания дополнительной подъемной силы при вращении.

П5.3.3.2.7.1.3. Центробежные силы + среда

Воздействия веса можно уменьшить еще более эффективно, если объект вращать в среде с удельным весом, больше удельного веса объекта.

Пример П5.27. Искусственная шаровая молния.

При изучении искусственной шаровой молнии, создаваемой в кварцевой камере, заполненной гелием, мощным электрическим полем, нужно было увеличить мощность шаровой молнии. Шаровая молния стала легче и всплывала вверх, касаясь стенок камеры, разрушая их. Электромагнитные силы не уравновешивали архимедовы силы. П.Л.Капица предложил завертеть газ, придавая ему непрерывное вращение. Для этого он использовал домашний пылесос.

П5.3.3.2.7.1.4. Среда — магнитная или реологическая жидкости

Эффективность уменьшения веса может быть еще повышена, если в качестве среды использовать магнитную или реологическую жидкости и соответственно магнитное или электрическое поля.

В неоднородном магнитном поле на погруженное в магнитную жидкость тело действует дополнительная выталкивающая сила, направленная в сторону уменьшения напряженности поля. Изменяя вертикальный градиент поля, можно управлять кажущейся плотностью магнитной жидкости.

Пример П5.28. Демпфирование механических колебаний.

В а. с. 469 059 магнитную жидкость используют для демпфирования механических колебаний: подвижный элемент демпфирующего устройства окружен магнитной жидкостью, вязкость которой можно регулировать в зависимости от амплитуды колебаний.

П5.3.3.2.7.2. Увеличение веса

Центробежные силы «увеличивают» вес, например, центрифуга.

П5.3.3.2.7.2.1. Центробежная сила + крыло

Пример П5.29. Вибратор.

Один из способ создания вибрации — использование дебалансных вибраторов. Дебаланс закрепляется на валу. Величина возмущений зависит от массы дебалансов и расстояния от оси вращения.

Увеличить возмущающую силу без увеличения габаритов вибратора и массы дебалансов можно придав дебалансу в поперечном сечении профиль крыла (а. с. 526 399).

При вращении вала создается подъемная аэродинамиеская сила, увеличивающая силу возмущения. Изменять величину аэродинамической подъемной силы, без изменения скорости вращения, можно изменением положения крыла (развернув и/или передвинув его).

П5.3.3.2.8. Сила Архимеда

Силой Архимеда в соответствии с формулой (П5.11) можно управлять, изменяя объем тела, плотность среды и ускорение свободного падения.

П5.3.3.2.8.1. Среда — газ

П5.3.3.2.8.1.1. Воздушный шар, аэростат.

Подъемная сила зависит от объема воздушного шара (аэростата) и удельного веса газа, которым наполнен шар.

Воздушные шары и аэростаты используются для поддержания, подъема и переноса различных предметов

Пример П5.30. Скользящая опалубка.

А. с. 779 547. Скользящую опалубку поднимают на следующий этаж с помощью емкостей, наполненных газом легче воздуха, создающие подъемную силу.