Владимир Петров - Гравиполи

3.3.2.7.2. Увеличение веса

Центробежные силы «увеличивают» вес, например, центрифуга.

3.3.2.7.2.1. Центробежная сила + крыло

Пример 3.29. 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).

Рис. 3.22. Вибратор

1 — вал; 2 — дебаланс; 3 — устройство для крепления дебаланса; 4 и 5 — диски; 6 — пластина; 7 — винты.

3.3.2.8. Сила Архимеда

Силой Архимеда в соответствии с формулой (3.4) можно управлять, изменяя объем тела, плотность среды и ускорение свободного падения.

Сила Архимеда

Где

F a — сила Архимеда;

ρ — удельная плотность среды (жидкости или газа);

V — объем тела.

3.3.2.8.1. Среда — газ

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 3.30. Скользящая опалубка

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

Рис. 3.23. Скользящая опалубка

1 — несущие щиты; 2 — рама; 3 — емкость, наполненная газом;

4 — трос; 5 — барабан лебедки.

3.3.2.8.1.2. Парашют или дельтаплан + падение объекта или поток направленный вверх

Пример 3.31. Спасательный ранец

В патенте ФРГ 3 702 459 изобретатель К. Хоффман предложил для альпинистов специальный ранец, в котором размещен баллончик со сжатым гелием (рис. 3.24). Гибкими трубками он связан через клапан с несколькими продолговатыми шарами с тонкой, но прочной оболочкой. При падении альпинист открывает клапан, шары наполняются газом — скорость существенно снижается за счет подъемной силы и парашютного эффекта.

Рис. 3.24. Спасательный ранец

Пример 3.32. Самолет

К центру самолета сверху прикреплен парашют. При разбеге парашют создает дополнительную подъемную силу. Уменьшается длина разбега и мощность двигателя.

3.3.2.8.2. Среда — жидкость

Наиболее типичным примером использования силы Архимеда в жидкой среде является судоходство.

Тяжелые грузы можно легче перемещать в жидкости.

Пример 3.33. Сборка дирижаблей

А. с. 343 898. Сборку дирижаблей ведут на воде, располагая отдельные части на понтонах-поплавках.

Рис. 3.25. Сборка дирижаблей. А. с. 343 898 1 — монтажный стол, 2 — понтон, 3 — рулон, 4 — кронштейн,

5 — концевая часть оболочки, 6 — временные поплавки,

7 — специальный поплавок, 8 — подвеска.

Пример 3.34. Невесомость.

Для получения навыков работы в условиях невесомости космонавты тренируются выполнять различные работы под водой.

3.3.2.8.2.1. Изменение плотности жидкости.

Изменяя плотность жидкости, в соответствии с формулами (3.5) и (3.6), можно изменять «вес» тела.

Вес тела

Где

P — вес тела;

F a — сила Архимеда;

m — масса тела;

g — ускорение свободного падения.

Сила Архимеда

Где

F a — сила Архимеда;

ρ — удельная плотность среды (жидкости или газа);

V — объем тела.

Пример 3.35. Разделение пород

Для определения различных пород их помещают в различные по плотности жидкости.

3.3.2.8.3. Двухфазная среда

Часто сила Архимеда используется в двухфазной среде.

Пример 3.36. Газированная смазка

А. с. 796 500. В опорном узле скольжения используют смазку. Для улучшения демпфирования смазку газируют, разлагая ее электролизом.

Рис. 3.26. Газированная смазка

1 — вал; 2 — вкладыш, 3 —газообразная рабочая смазка в виде электролита; 4 — рабочий зазор; 5 — источникпостоянного тока.

3.3.2.8.4. Магнитная и реологическая жидкости

Управлять силой Архимеда можно, если в качестве жидкости использовать магнитную или реологическую жидкости и магнитное или электрическое поля соответственно.

Пример 3.37. Амортизатор

А. с. 495 467. Для улучшения демпфирующих свойств амортизатора транспортного средства используют электрореологическую жидкость, которая меняет кажущую плотность под действием электрического поля.

3.3.2.9. Магнитное поле

3.3.2.9.1. Уменьшение веса

Наилучший способ управления весом — использование магнитного поля. С помощью магнитного поля создают магнитные подушки и подвесы. Так работает транспорт, создаются виброразвязки и т. п.

Пример 3.38. Бестигельная плавка

В электромагнитном поле соленоида — высокочастотного индуктора, можно поддерживать металл в устойчивом состоянии невесомости (индукционная электромагнитная левитация). Не только в твердом состоянии, но и в расплаве, при температуре 2—3 тыс. градусов. На этом основано устройство для бестигельной плавки многокомпонентных сплавов с чистотой не ниже чистоты исходных компонентов.

Рис. 3.27. Бестигельная плавка

3.3.2.9.2. Увеличение веса

Пример 3.39. Увеличение силы сцепления

Для увеличения силы сцепления поезда с рельсами используют магнитное поле.

Степень управления веществом увеличивается с:

1. Увеличением степени дробления вещества.

2. Изменением его массы:

2.1. Перераспределение массы;

2.2. «Отключения» массы путем:

— компенсации массы;

— созданием опоры;

— созданием дополнительной силы.

4.1.1. Дробление вещества

Изменение степени дробления вещества, в частности, определяется закономерностью изменения степени управляемости веществом, в частности, связанностью.

Последовательность дробления показана на рис. 4.1. Система осуществляет постепенный переход от твердой монолитной системы (1) к гибкой (2), порошку (3), гелю (4), жидкости (5), аэрозолю (6), газу (7), полю (8).

Рис. 4.1. Схема тенденции увеличения степени дробления

4.1.2. Изменение массы

Изменение массы вещества приводит к изменению момента инерции (изменению центра тяжести по отношению к центру масс или точке опоры). Изменение можно проводить перераспределением, «отключением» и уничтожением массы.