Болдин Андрей Юрьевич. Дополнения к Средствам Нло

Болдин А.Ю.

СРЕДСТВО ОСВОЕНИЯ КОСМОСА

В статье исследуется возможность создания Безопорного движителя для полностью замкнутой механической системы. В качестве основного варианта рассматривается принцип супер-турбулентного торможения и снижения удара выхлопной струи сопла при неизменности реактивной тяги на камере повышенного давления. Данный принцип позволяет осуществить непрерывную циркуляцию рабочей жидкости, и следовательно, обеспечивает неограниченное по времени действие тяги Безопорного движителя.

Достигается превосходство по сравнению с традиционной (кратковременной сгорательной) реактивной тягой, или долговременной (слабосильной реактивной) ионной тягой, или по сравнению с громоздким парусом под солнечным ветром, или (слабосильным прицельным) парусом, освещаемым лазерным лучом, или гипотетической (антиматериальной и термоядерной) тягой. Ниже приведены обзорные материалы о качественно новом (мощном долгоработающем) Двигателе транспортных средств, особенно в практике освоения космоса.

г.Москва, 2021г.

Введение.

Существует мнение, что для эффективного освоения дальнего космоса (и не только этого) требуется изобрести Безопорный движитель, тяга которого создаётся внутри объекта, т.е. без пропеллера или реактивной силы, а также без опоры на окружающую среду. В решении проблемы Безопорного движителя стартуем с изучения привычной реактивной тяги. Она по факту была открыта в виде ракет много веков назад в Китае, как побочный продукт изобретения пороха. Позднее реактивная тяга получила теоретическое и математическое объяснение в физике и технике.

Сразу необходимо уточнить, что тяга камеры сгорания возникает из-за разности площадей её торцов (противоположный движению торец меньше на площадь сопла ракеты). Эта разность сил от внутреннего давления просто сопровождается выбросом рабочей среды (газа или жидкости) из двигателя, что описывает Закон сохранения импульса. Последний (изначально сделаем замечание) имеет частные исключения, что показано в работе [1]. Неабсолютность Закона сохранения импульса способствует поискам Безопорного движителя.

Итак, исходно рассмотрим некоторые варианты обычной реактивной тяги. На рис.1 показан вид сбоку сосуда с водой и двумя типами сопла.

сопло сопло

(а) (б)

Рис.1. Канистра с водой на поверхности земли.

От гравитации статическое давление воды на уровне сопла на рис.1, помноженное на площадь сопла, создаёт усилие Ро. В литературе по гидро-газо динамике не встречается вариант сопла (а) ввиду повсеместного использования типа (б). А вместе с тем, эти варианты очень важны для понимания процессов истекания струй из сосуда. На входе в сопло (а) основные струйки воды влево частично замедляются подходящими слева-направо струйками, в результате чего реактивная тяга рис.1а равна именно величине Ро. У сопла (б) нет подобного замедления основной струи влево, и внутреннее давление воды на кольцо стенки вокруг сопла меньше уровневого давления. Поэтому реактивная тяга рис.1б близка к традиционному максимальному значению 2Ро, нужному на практике.

После ознакомления с тонкостями гидро-газо динамики перейдём к частному случаю реактивной тяги, более близкому к проблеме Безопорного движителя. На рис.2 показан сосуд с водой и соплом ввиде трубы длиной порядка 100метров.

сопло-труба вода

Рис.2. Канистра с водой (на поверхности земли) и длинным соплом.

За базу для сравнения примем величину Со=2Ро как реактивную тягу вправо в случае короткого сопла (см. рис.1б), когда реактивная струя воды из сопла имеет максимальную скорость и ударяет в стороннюю стенку влево с той же силой Со (поэтому в такой простой замкнутой системе нет нескомпенсированной Безопорной тяги). В конструкции на рис.2 в стороннюю стенку слева от выхода трубы будет ударять струя воды силой в десятки раз меньше Со. Но это не означает, что в замкнутой системе возникнет Безопорная тяга вправо, почти равная Со. Физика процесса такова: поток воды в длинной трубе рис.2 преодолевает трение поверхностных слоёв у стенок трубы; для преодоления трения требуются перепады уплотнительного давления воды вдоль трубы; уплотнительное давление линейно уменьшается влево в трубе от номинального (избыточного к атмосферному давлению) статического на уровне сопла (на входе в трубу) до НУЛЕВОГО избыточного, т.е. до атмосферного уплотнительного давления воды на выходе из трубы (а динамическое ударное давление струи влево - это другое физическое понятие); везде в канонической гидро-газо динамике ошибочно утверждается, что по соответствующему уравнению Бернулли давление на выходе якобы меньше наружного к выходу внешнего давления.

Но оставим очередное разоблачение Формалистов от Физики, и закончим анализ сил в конструкции рис.2. Путём трения вода тянет длинную трубу влево силой, которая в сумме с малым ударным воздействием вышедшей струи влево - полностью компенсирует тягу Со вправо на канистре.

Для цели Безопорного движителя с нескомпенсированной тягой внутри замкнутой системы требуется достичь минимальной продольной скорости струи воды в трубе - с одновременным уменьшением продольного трения воды в трубе. Тогда не обязательно все 100% Со на камере избыточного давления должны стать Безопорной тягой, достаточно хотя бы нескольких процентов нескомпенсированности Со для создания Безопорного движителя, который при непрерывной циркуляции жидкости будет обеспечивать постоянную (неограниченную по времени) тягу в транспортных средствах различного назначения.

Одним из решений поставленной проблемы может быть следующий механизм. Предлагается по длине короткого сопла замедлять струю рабочей жидкости путём супер-турбулентности за счёт поперечных (последовательных, встречных) вращательных возмущений потока жидкости. Упрощённый вариант исполнения приведен на чертежах рисунков 3-7.

Рис.3. Чертёж короткого сопла с левым выходом струи.

? Рис.4. Сопло - вид сверху.

Рис.5. Выходная часть сопла - вид спереди.

Относительно продольной оси сопла - поперечные смещения частей воды обеспечивают плоские стальные лепестки толщиной 1миллиметр. В каждом поперечном сечении сопла (где лепестики) расположено четыре лепестка, отстоящих друг от друга на угол 90градусов с образованием креста. Лепестки ориентированы по радиусу сопла и строго параллельны продольной оси сопла.

? Рис.6. Сочленение вращающихся труб - увеличено.

Рис.7. Зубчатая передача на выходе сопла - увеличено.

На чертежах рисунков 3-7 чёрным цветом выделена основная неподвижная труба короткого сопла с внутренним диаметром Ду=34 миллиметра. Красным цветом показана возмущающая трубка, вращающаяся вглубь чертежа. Синий цвет отображает опорный возмущающий вал, вращающийся наверх из плоскости чертежа (т.е. противоположно вращению красной трубки, но при одинаковых оборотах).

На основании представленных чертежей автором была изготовлена опытная модель Безопорного движителя, показанная на фотографиях рисунков 8-10.

Рис.8. Общий вид модели Безопорного движителя.

Источником нескомпенсированной реактивной тяги является красная канистра, у основания которой находится горловина в качестве входа короткого неподвижного сопла, идущего вправо до приводного электродвигателя. Асинхронный двигатель марки ДАО-Ц мощностью 100ватт вращается с частотой 2780 оборотов в минуту (на холостом ходу).

? Рис.9. Вид снизу - выходная часть сопла и коническая зубчатая передача.

Рис.10. Неподвижная стальная труба сопла, в глубине которого

противоположно вращаются возмущающие крыльчатки.

Модель на рисунках 8-10 создавалась с целью проверки эффективности торможения выхлопной струи в коротком сопле при незначительных внутренних продольных усилиях, противодействующих реактивной тяге на камере высокого давления (в модели - на канистре с водой). С моделью проводились эксперименты двух видов по несколько опытов в каждом.

Результаты опытов.

В первой серии опытов канистра заполнялась водой до уровня 20сантиметров над соплом. Возмущающие крыльчатки находились внутри сопла, но не вращались. После открытия пробки горловины канистры секундомером измерялось время, за которое уровень воды понизится на 10сантиметров. В среднем оно составило 6секунд. Это время было бы меньше, если бы отсутствовали все 32 лепестка крыльчаток с их торцевым лобовым и их касательным плоскостным (продольным, гидродинамическим) сопротивлением потоку воды сопла. Здесь принципиально важно, что в опытах первой серии с 32-мя лепестками суммарное продольное утягивание сопла вправо на рис.8 имеет максимальную величину из-за наибольшей скорости невозмущённой струи воды. Это утягивание в сложении с ударным воздействием вправо вышедшей из сопла струи воды - полностью уравновешивают реактивную тягу влево от давления воды в канистре. Причём, среди сил вправо доля выхлопа из сопла многократно больше доли утягивания самого сопла. Данные опыты являются базой для последующего сравнения и окончательных выводов.

Во второй серии опытов канистра также заполнялась водой до уровня 20сантиметров над соплом. Возмущающие крыльчатки находились внутри сопла и вращались при включённом электродвигателе, см. рисунки 8-10. Отдельно отметим, что даже без воды в сопле обороты двигателя не были максимальными по причине механического трения во всех узлах конструкции. А при испытаниях с водой в сопле обороты снижались ещё заметнее, т.е. мощности 100ватт двигателя оказалось маловато для энергозатратной работы по перемешиванию туда-сюда масс воды в сопле. Обнаружилось, что управление даже такой малой тягой (как несколько десятков грамм-сил в опытах) - "тяжёлая работа", и Безопорный движитель "без труда" не достичь. При большей мощности двигателя на повышенных оборотах можно ожидать более явного положительного эффекта в смысле возмущающего турбулентного торможения скорости выхлопной струи. Принципиально важно, что на лепестках (см. рис.4) механическая мощность и крутящий момент требуются для сил перемешивания, прилагаемых перпендикулярно плоскости лепестков, т.е. в поперечном к соплу направлении, что не влияет на расклад интересующих нас продольных усилий предлагаемого Безопорного движителя на рис.8.

Опыты второй серии проводились по процедуре: горловина канистры закрывается пробкой; канистра заполняется водой; включается электродвигатель; удалением пробки создаётся струя воды по соплу и одновременно запускается секундомер; после падения уровня воды в канистре на 10сантиметров - останавливается секундомер; выключается электродвигатель; остатки воды вытекают из канистры по соплу. Из нескольких повторов отсчёты времени по секундомеру в среднем составили 17секунд. Как уже говорилось, это время было бы даже больше с использованием более производительного двигателя на зубчатой передаче, см. рис.9.

Описанных двух серий опытов достаточно для оценочного анализа явлений в Безопорном движителе рассматриваемой схемы. При турбулентном торможении струи сопла (17секунд) темп вытекания воды из канистры почти в 3 раза ниже, чем при свободном течении струи (6секунд). Соответственно, почти в 3 раза меньше продольная скорость V несжимаемой (плотность ?) воды вдоль сопла и после выхлопа из сопла вправо на рис.8. По формуле гидро динамического давления (0,5?VV) ударное воздействие вышедшей из сопла струи при турбулентном её торможении в 3х3 раза (почти в 10раз) слабее, чем в обычном случае без вращательного возмущения струи.

Итак. Во-первых, потенциально более значимый удар струи вправо может быть на порядок снижен путём турбулентного торможения струи. Во-вторых, менее весомое усилие вправо от продольного трения воды по соплу - ещё слабее, когда при турбулентном торможении струя медленнее продвигается вдоль сопла. В результате турбулентности оба воздействия вправо в сумме оказываются явно меньше сохраняющегося базового тягового усилия влево на канистре при тех же статических давлениях воды в канистре.

Тем самым, в предложенном вращательном механизме (см. рис.3 и рис.8) реактивная тяга канистры не уравновешивается полностью струёй в замкнутой системе. Т.е. достигается поставленная цель - создание Безопорного движителя. Его тяга при постоянной циркуляции рабочей жидкости может действовать неограниченное время (тогда как даже "долгоиграющие" йонные типичные реактивные двигатели расходуют запасы плазмы). Тяга жидкостного Безопорного движителя может быть на порядки выше граммовой тяги тех же йонных ракет. Только как мы видели, для функционирования Безопорного движителя требуются мощные долговременные источники энергии (желательно неисчерпаемые), например, описанные в монографии [2].

Другим принципом действия Безопорного движителя может быть использование архимедовой силы менее плотного тела в толще более плотной жидкости с радиальным ростом её квазистатического давления вследствие центробежной силы при вращении масс жидкости, см. рис.11. В баллоне синяя жидкость вращается вокруг белой оси. Чёрное обтекаемое тело зафиксировано на внешнем корпусе устройства, на которое передаётся нескомпенсированная тяга, показанная стрелкой.

Рис.11. Безопорный движитель прямого центробежно-архимедова действия.

Более ранний гипотетический вариант Безопорного движителя предложен в Заявке РФ на изобретение [3], где применяется комбинированный принцип нейтрализации выхлопной реактивной струи с помощью архимедовой силы в толще демпфирующей жидкости.

Список литературы.

-- Болдин А.Ю. Лжефизика : выдержки из архива независимого физика-исследователя. Том 2 : Безопорный движитель НЛО. - М., 2007г., 85 с.

-- Болдин А.Ю. Лжефизика : выдержки из архива независимого физика-исследователя. Том 1 : Новый источник энергии. - М., 2006г., 171 с.

-- Заявка РФ N 98103193 на изобретение "Способ создания тяги внутри замкнутой системы". - 1998г.

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В конце главы описания Безопорного движителя говорилось, что он потенциально может действовать бесконечно долго - только был бы вечный источник энергии для вращения возмущающих крыльчаток (рис.3) и для нагнетания жидкости в камеру повышенного давления с "реактивной тягой". Но и наоборот - сам Безопорный движитель может быть полезен при создании нового источника электрической энергии из категории Вечных Двигателей Первого Рода (ВДПР). Теоретическая НЕантинаучность ВДПР доказана в монографии [2], упомянавшейся ранее.

Рассмотрим следующую конструкцию. Имеется генератор электроэнергии с обычным КДП близко к единице. Пусть этот генератор приводится во вращение рычагом, на котором стоит синхронный (постоянные обороты) электродвигатель с коробкой передач, понижающей обороты и повышающей крутящий момент на выходном валу с ведущим колесом (см. рис.12).

Рычаг

Колесо Земля

Вал генератора

Рисунок 12. Вид спереди.

Синхронный двигатель и коробка передач имеют обычные КПД под 100%. Таким образом, под полной выработкой генератора и при полном потреблении синхронного двигателя - для простоты будем считать общий КПД всей установки чуть меньшим Единицы. Особенно потому, что должно быть выполнено важное условие - рычаг вращается в вакуумной камере с отсутствием сопротивления воздуха.

В данных обстоятельствах попытаемся "перевернуть научный Мир", повторив вслед за Архимедом, воскликнувшим о свойствах рычагов - "Дайте мне точку опоры, и я поверну Землю".

Поставим вопрос - что будет, если синхронный двигатель с ведущим колесом переставить на рычаге с малого радиуса на радиус в Nнесколько раз больший, см. пунктирное положение справа на рис.12 ?...

С одной стороны, для тех же оборотов генератора (и той же выходной мощности) потребуется Nраз меньшая сила на колесе. Но с другой стороны, для тех же оборотов генератора - внешний край рычага должен вращаться с Nраз большей линейной скоростью. Для этого придётся установить ведущее колесо прямо на вал синхронного двигателя (без коробки передач). При максимальных оборотах двигатель по-прежнему будет потреблять номинальную мощность. В результате, общий КПД двигатель-генераторной электрической машины на рис.12 не изменится относительно почти 100%. Казалось бы, бесспорное торжество рычажного "Золотого правила механики" и соответствующих энергетических законов официальной физики.

Но дни старого мира "Закона сохранения энергии" сочтены !...

Одним из могильщиков старого мира станет Безопорный движитель (БД). При тех же условиях (что и на рис.12) на рычаге закрепим БД, внутренние двигатели которого питаются от электросети. В остальном, БД никак не связан с землёй, см. рис.13.

БД Рычаг БД

Земля

Вал генератора

Рисунок 13. Вид спереди.

При любой эффективности преобразования электроэнергии в безопорную тягу БД (именно в наружной вакуумной среде) всегда может быть подобран базовый радиус крепления БД на рычаге так, чтобы потребляемая БД мощность была чуть больше выходной мощности генератора. Т.е. базовый общий КПД как привычно будет под 100%. Но переустановка БД на Nраз больший радиус рычага (см. пунктир справа на рис.13) приводит к качественно новому результату по сравнению с традиционными двигателями всех типов.

Принцип тяги БД никак не связан с требуемым достигаемым Nвозрастанием скорости движения его корпуса. А вот сама величина тяги БД действительно может быть Nраз меньше (базовой на малом радиусе рычага). Соответственно, в несколько раз может быть снижено электропотребление БД от сети. При сохранившихся оборотах и выходной мощности генератора получится общий КПД всей машины многократно больше 100%.

Достигающий нескольких Единиц общий КПД на основе Безопорного движителя уже свидетельствует о ВДПР. Ещё более явным станет ВДПР, если малую часть энергии генератора направлять на питание своего БД, тогда как большая часть энергии свободно может тратиться внешними потребителями.

А внешними потребителями неисчерпаемых источников электроэнергии [2] могут быть в свою очередь другие Безопорные движители, работающие на вертикальную тягу и горизонтальные усилия для перемещений в пространстве всех разнообразных Транспортных средств нового поколения.

БОЛЬШЕГРУЗНЫЙ ВЕРТОЛЁТ

Серийные тяжёлые вертолёты имеют ограничения грузоподъёмности, связанные со сложностями производства и эксплуатации несущих винтов. Эти винты состоят из лопастей, закреплённых на центральном валу, который вращается двигателем (двигателями) в фюзеляже. Главная трудность заключается в обеспечении прочности и надёжности высокоскоростных УЗКИХ несущих лопастей повышенной длины (для получения нужной подъёмной силы).

Испробованный в прошлом вариант вращения несущего винта за счёт реактивных двигателей на внешних концах лопастей только добавил проблем. Т.к. сохранялась традиция применения высокоскоростных УЗКИХ несущих лопастей повышенной длины. Это во всех смыслах "узкое место" традиционного подхода.

С другой стороны, любой сторонний наблюдатель (например, просматривающий видео-фильмы) видит, что сотни-тонные самолёты при взлёте имеют относительно невысокую горизонтальную скорость. Нужную подъёмную силу самолёта создают НЕскоростные ШИРОКИЕ крылья соизмеримой длины, обычно с закреплёнными на них (по середине) двигателями разных типов.

Так, транспортный самолёт АН-12 (рисунок 1) имеет два трапеция-видных крыла, каждый из которых: длина 17 метров; средняя ширина 3,6 метров; площадь 61 кв.м. При этом, подъёмная сила обеспечивает взлётный полный вес АН-12 более 50 тонн. Если "с запасом" считать, что два крыла с двигателями дают только половину подъёмной силы (а другую половину создают хвостовое горизонтальное оперение и фюзеляж самолёта), то можно утверждать, что ЧЕТЫРЁХ крыльев (с нужной горизонтальной скоростью) достаточно для поднятия в воздух порядка 50 тонн общего веса летательного аппарата.

Рисунок 1.

Принципиальным остаётся вопрос о требуемой скорости движения крыла в атмосфере у поверхности земли. Для самолёта АН-12 взлётная скорость равна примерно 220 км/час, т.е. порядка 60 метров в секунду.

На данном примере, оценим возможность применения указанных крыльев в качестве несущих лопастей Большегрузного Вертолёта (БВ). Для конкретности рассмотрим компоновочную и размерную схему БВ на прилагаемом рисунке 2 вида сверху.

Рисунок 2.

На фюзеляже закреплены оси вращения балок с крыльями с двигателями с пропеллерами по примеру АН-12. Радиус R от центра крыла до оси вращения примем равным 17 метрам.

Для заданной подъёмной силы 50 тонн - центры крыльев при вращении должны иметь линейную скорость порядка 60м/с. При R=17м это достигается на скорости вращения около пол-оборота в секунду, т.е. 30 оборотов в минуту. Это беспроблемная частота для конструкций практически любой сложности.

При одинаковой работе всех четырёх двигателей на рисунке 2, и при равных оборотах левого и правого крыльевых винтов - происходит вертикальный подъём БВ. Для горизонтального полёта над поверхностью земли вдоль фюзеляжа БВ, например вправо на рисунке 2 - в одном из вариантов можно немного увеличить мощность двигателей левого винта. Тогда наклон фюзеляжа и векторов тяги винтов создаст горизонтальную проекцию движущей силы для полёта вправо (соответственно, при расположении кабины пилотов в правой части фюзеляжа на рисунке 2).

В заключение, остаётся проверить (с точки зрения прочности) величину механических перегрузок во вращающихся крыльях. По формуле центростремительного ускорения:

g=v v/R=60 60 м м/ (17м сек сек)

Получаем g порядка 180 м/(сс). По сравнению с ускорением свободного падения G=10 м/(сс) и силой тяжести, средняя перегрузка в крыльях будет приблизительно 18G. Учитывая, что даже человек может переносить перегрузки на уровне 9G в центрифугах - то двукратно большие перегрузки от центробежной силы будут не опасны для авиационных материалов и конструкций.

Оцененные параметры вращения несущих лопастей БВ в виде НЕскоростных ШИРОКИХ крыльев с двигателями - свидетельствуют о практическом отсутствии предела грузоподъёмности рассмотренных Большегрузных Вертолётов. Данная конструктивная схема применима и для "малой" авиации. Поэтому сферы использования подобных летательных аппаратов могут быть самые разнообразные.

Инженер-физик Болдин А.Ю., Россия, г.Москва. - 2019г.

вода

R=17 метров

фюзеляж

Комментарии: 2, последний от 15/05/2022. © Copyright Болдин Андрей Юрьевич (andrej-boldin@yandex.ru) Размещен: 03/05/2022, изменен: 03/05/2022. 30k. Статистика. Статья: Изобретательство		Ваша оценка:
Аннотация: Двигатели НЛО, их источники энергии, и Большегрузный вертолёт.

Болдин Андрей Юрьевич : другие произведения.

Дополнения к Средствам Нло