Материал: rk0005

Если нет раскачивающих сил, то решены и проблемы, связанные с нали- чием таких сил в кривошипно-шатун- ном механизме (КШМ). Известно, что первой в любом традиционном поршневом двигателе выходит из строя кривошипно-шатунная группа. Таким образом, повышенный моторесурс (долговечность) двигателя - первое преимущество БСМ перед КШМ.

Второе преимущество заключается в том, что такому механизму не нужен длинный поршень, состоящий из трех частей: места для колец, места для поршневого пальца и самого пальца и направляющей "юбки". Годится короткий поршень с кольцами-уплотни- телями между ним и цилиндром. При высокотехнологичном производстве можно обойтись и без колец, применив "лабиринтное уплотнение", препятствующее прорыву газов в картер двигателя.

Третье преимущество - использование геометрического объема цилиндра более рационально, чем в двигателях (компрессорах) с КШМ.

МЕХАНИЗМЫ

Те, кто хоть раз видел двигатель "раздетым", помнят, что длина поршня ненамного меньше длины самого цилиндра из-за того, что поршень должен иметь "юбку". Шатун при работе стремится повернуть поршень "вокруг пальца" и поставить его поперек цилиндра. "Юбка" же препятствует этому, но из-за нее и цилиндр делается большей длины. Кроме вытирания "овала" в цилиндре "юбка" и палец - еще и лишняя масса возвратно-посту- пательно движущихся частей механизма, что влияет на мощностные характеристики двигателя. Ведь значительно меньшую массу поршня можно за ту же единицу времени передвинуть на гораздо большее расстояние, затратив на это и меньше топлива. Это эквивалентно увеличению рабочего объема двигателя.

В КШМ кривошип составляет 1/2 хода поршня (величины S на рис.2), а в БСМ - 1/4 хода поршня, т. е. при равных ходах поршня двигатель с БСМ имеет значительно меньшие габариты и массу.

"Øòóðì"

перпетуум-мобиле

продолжаетсяО.Л. Архипов, г. Чернигов

ua.com.ra@sea mail:-E

ua.com.sea.http://www

31

-E ra@sea.com.uamail:http://www.sea.com.ua

32

МЕХАНИЗМЫ

Повод был: не тратить энергию и время на рассмотрение заведомо ложных проектов, так как к этому времени был уже сформулирован фундаментальный закон сохранения энергии, и именно это повлияло на такое решение.

С тех пор "много воды утекло"… Появились электричество и радиотехника, ядерная физика. Были расширены понятия энергии и массы, уточнены знания о тонких физических и химических процессах в веществах. Но штурм проблемы перпетуум-мобиле продолжался, в том числе и в нашей стране.

Так, в 1952 г. радиоинженер П.Ощепков предложил конструкцию "теплового насоса" [1], которая вызвала шок в научных кругах. На первый взгляд казалось, что в этом случае КПД тепловой системы может быть больше единицы! В тепловом насосе рассеянная тепловая энергия холодного воздуха улицы "сжималась" и затем шла на отопление здания. Этот выдающийся ученый малоизвестен, хотя именно он стоял у истоков создания первого советского радиолокатора в 1927 г., разработка которого началась по его инициативе. Он впервые в мире сформулировал инженерный подход к идее радара.

Затем свою "тяжелую перчатку" сорока бессмертным (так назывались члены французской академии наук) бросил советский оборонный комплекс. В НПО "Машиностроение" и ряде других оборонных НИИ страны в конце 70-х годов приступили к созданию необычного двигателя внутреннего сгорания [2] (о подобном двигателе уже писал РК 1/2000). Проект состоял в следующем. В цилиндр двигателя подается вода, которая разлагается с помощью катализатора на водород и кислород. Затем водород сгорает в кислороде, и энергия горя- чих газов движет поршень. Продукты горения рекомбинируют, получается

Конструктор ¹ 5/2000

вновь вода, которая поступает в цилиндр, и процесс идет по кругу…

Появились также проекты устройств, принципы действия которых связаны с использованием электромагнетизма. Молодой изобретатель А.Мельниченко из Подмосковья предложил электродвигатель с электронной системой, использующей явление резонанса, и продемонстрировал его в 1999 г. в Российской академии наук (РАН) [2]. Суть этого изобретения в следующем. Обмотку двигателя как катушку индуктивности L включают последовательно с конденсатором С (см.рисунок). Получается знакомое устройство – колебательный контур. Как известно, при резонансе общее сопротивление цепи минимально и равно активному сопротивлению (в данном случае

– обмотки двигателя). Кроме того, контур является накопителем реактивной энергии, величина которой значительно больше энергии, отбираемой от источника и идущей на полезную работу и потери в активном сопротивлении контура (реактивная энергия равна произведению энергии источника и добротности контура). Если сделать обмотку двигателя из криопроводников (использовать явление сверхпроводимости), то добротность контура становится очень большой.

На это изобретение автора натолкнула демонстрация в МГУ работы резонансного трансформатора Н.Теслы, которому принадлежат слова, сказанные более 100 лет назад: "Вся электротехника без резонанса – пустая трата энергии!" Новый физический эффект А.Мельниченко назвал эффектом

трансгенерации энергии. Использовать его можно уже сейчас, доработав схему включения двигателей. РАН признала эффект крайне перспективным для электротехники.

Следующий шаг в штурме "вечного двигателя" сделал украинский изобретатель Н.Титаренко [3], который реализовал идею использования внутренней энергии ферромагнетиков. Ему принадлежат слова: "Ферромагнитные материалы, например, электротехниче- ская сталь обладают настолько большой внутренней энергией, что она может быть конкурентоспособной с традиционными видами топлива". Изобретатель создал двигатель постоянного тока со специальным коллектором, конструкция которого, на мой взгляд, напоминает двигатель Якоби. По мнению автора, в его двигателе улучшены геометрические соотношения и взаимодействие магнитных полюсов. Конструкция описана автором очень приблизительно, но, по его утверждению, проведенные эксперименты показали, что КПД двигателя около 5 (500%)! На вход подавалась электри- ческая мощность 50 Вт, а на выходе (на валу двигателя) было получено 250 Вт механической мощности. Комментарии излишни, если не считать того, что современная физика "запрещает" КПД больше единицы.

Однако, есть ли здесь какое-либо противоречие с физикой? Нет, потому что для правильного расчета КПД таких систем нужно в баланс энергии включать также и внутреннюю магнитную энергию тела, тогда с физикой и КПД все будет в порядке. А вот традиционный (ошибочный) расчет КПД дает значение больше единицы, так как энергия на выходе больше, чем подведенная к системе от электрической сети. В случае же с тепловым двигателем эта энергия черпается из внутренней энергии воды за счет максимальной оптимизации процесса ее разложения.

МЕХАНИЗМЫ

Являются ли описанные системы перпетуум-мобиле? В строгом смысле, конечно же, нет. Однако полезные идеи, заложенные в них, позволяют существенно улучшить параметры многих устройств, решить проблемы, которые, на первый взгляд, кажутся неразрешимыми. И сделали это наши соотечественники. Недаром на Западе, когда сталкиваются с неразрешимыми задачами, говорят: "Здесь нужны русские (или украинские) мозги".

Штурм перпетуум-мобиле, наверное, не прекратится никогда, поскольку он

– в самой природе человека. Это такое же вечное явление, как вращение Земли или горение Солнца. Они то как раз и есть настоящие "вечные двигатели"!

Литература

1.Ощепков П. Жизнь и мечта.– 1966.

2.Изобретатель и рационализатор.- 1997.-¹1,5.

3.Винахiдник Óêðà¿íè.-1998.-¹1.

От редакции. На данном этапе развития естествознания нет оснований сомневаться в справедливости фундаментального закона природы – закона сохранения энергии. Однако, по нашему глубокому убеждению, отвергать все проекты "веч- ных двигателей" только на этом основании было бы глубочайшей ошибкой. Ведь многие идеи, заложенные в них, могут оказаться весьма полезными, в чем и убеждает нас еще раз данная публикация. Мы предлагаем всем конструкторам

èизобретателям подобных устройств смело присылать в редакцию их описания. Став общественным достоянием, Ваши идеи, по крайней мере, не пропадут, а развитые

èмодифицированные, может быть, найдут свое воплощение в полезных механизмах и устройствах.

Конструктор ¹ 5/2000

ua.com.sea.http://www ua.com.ra@sea mail:-E

33

E-mail: ra@sea.com.ua http://www.sea.com.ua

34

То, о чем пойдет речь дальше, французы называют "технопсихологией", англичане - "эргономикой", американцы -"человеческой инженерией" (human engineering). У нас право на гражданство получил термин "инженерная психология", обозна- чающий весь комплекс задач взаимосвязей человека (коллектива людей) и техники. В последнее время в ка- честве эквивалента часто употребляют более широкое понятие - "эргономика".

Основой инженерной психологии, как отрасли науки, является изучение взаимодействия человека с машиной. Система "человек-машина" представляет собой любую группу машин и людей, которая работает, как единое целое, для выполнения поставленной задачи. Группа может состоять из большого количества людей и машин, а может состоять из одного че- ловека и одного технического устройства. Приведем типичные для электроники примеры: радист и трансивер, ученик и электронный экзаменатор, программист и компьютер, радиолюбитель и осциллограф.

На рис.1 показана обобщенная схема взаимодействия человека с компьютером. Система является замкнутой. Человек через органы управления вводит в компьютер информацию, которая обрабатывается по определенному алгоритму, выводится на экран монитора и через органы чувств возвращается к человеку.

Конструктор ¹ 5/2000

С. М. Рюмик, г. Чернигов

Связь между компонентами системы происходит через операторский интерфейс, сокращенно обозначаемый MMI (Man Machine interface - интерфейс "человек-машина").

Для того чтобы система функционировала эффективно, следует создать человеку оптимальные условия работы, а внешние формы машины приспособить под рациональное выполнение поставленной задачи. Инженерная психология и дает рекомендации о том, как это сделать наилучшим образом.

Любой специалист, будь то компьютерщик, телевизионщик или связист, в своей практике так или ина- че учитывает эргономические требования. Однако это происходит на интуитивном уровне. Многие конкретные цифры, факты, научные рекомендации остаются "за кадром". Попытаемся собрать вместе отдельные положения из, казалось бы, далеких друг от друга областей человеческой деятельности. Ознакомлемие с такой информацией будет воздействовать на подсознание, пробуждая воображение, вызывая аналогии, ассоциации. Конечная цель - накопление знаний для принятия правильных технических решений.

В качестве источников выбраны исследования американского военного ведомства [1], отечественные разработки [2], практические обобщения [3]. Приведенные данные носят усредненный статистический харак-

ШКОЛА КОНСТРУИРОВАНИЯ

ua.com.sea.http://www ua.com.ra@sea mail:-E

35