Способ механического взаимодействия тел
Способ предназначен для создания движительных тяговых устройств. Способ включает использование силовых полей различных векторных структур, при этом в первом теле системы генерируют первообразное силовое поле, посредством которого индуцируют во втором теле производное силовое поле, создают взаимодействие между вторым и третьим телами, при этом действие третьего тела на второе тело преобразуют в соответствии с векторной структурой производного силового поля в совокупность сил и прикладывают к первому телу, а равнодействующую сил производного поля, действующих на третье тело со стороны второго тела, прикладывают ко всем телам системы. Способ позволяет повысить надежность создания тягового усилия. 7 з.п.ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области различного рода движительных и тяговых устройств.
Известен способ механического взаимодействия тел, приводящих к созданию тягового усилия, приложенного к механической системе связанных между собой тел. В этом способе изменение суммарного импульса системы может быть обусловлено только посредством внешней силы, возникающей в результате создания взаимодействия с использованием силовых полей различных векторных структур и различной физической природы между некоторыми телами системы и телами, пространственно расположенными вне системы и механически в нее не входящими, например внешней средой [1]. Недостаток известного способа состоит в невозможности изменения суммарного импульса системы при взаимодействии тел, размещенных в пространстве, занимаемом системой. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу относится способ механического взаимодействия тел для создания тягового усилия в механической системе, включающий в себя приведение во вращение первого тела вокруг первого центра, создание вращения вокруг первого центра вторых тел и одновременное их перемещение по радиусам первого тела с обеспечением постоянства расстояний вторых тел относительно второго центра [2]. Недостатком известного способа, принятого за прототип, является низкая надежность, обусловленная необходимость. обеспечения перемещения вторых тел по весьма сложной траектории: одновременно и по окружности, и по радиусу. Технический результат изобретения - повышение надежности. Указанный технический результат в предложенном способе механического взаимодействия тел для создания тягового усилия в механической системе, включающий использование силовых полей различных векторных структур, при этом в первом теле системы генерируют первообразное силовое поле, достигается тем, что посредством первообразного поля индуцируют во втором теле производное силовое поле, создают взаимодействие между вторым телом и третьим телом, при этом действие третьего тела на второе тело преобразуют в соответствии с векторной структурой производного силового поля в совокупность сил и прикладывают к первому телу, а равнодействующую сил производного поля, действующих на третье тело со стороны второго тела, прикладывают ко всем телам системы. Предложены также конкретные варианты реализации способа, в которых: - векторную структуру первообразного силового поля в первом теле создают из условия неравенства нулю потока вектора напряженности производного силового поля через замкнутую поверхность, разделяющую первое и второе тела; - векторную структуру производного силового поля, индуцируемого во втором теле, создают из условия неравенства нулю потока вектора напряженности производного поля через замкнутую поверхность, разделяющую первое и второе тело; - в качестве второго тела применяют жидкость; - производное силовое поле индуцируют в жидкости в виде поля центральных сил выталкивания; - первообразное силовое поле генерируют в виде центробежных сил инерции посредством приведения во вращение первого тела; - индуцирование в жидкости производного поля центральных сил выталкивания осуществляют путем приведения жидкости и первого тела в совместное вращение с формированием в первом теле жидкостного кольцевого цилиндра; - взаимодействие третьего тела со вторым телом осуществляют, с одной стороны, в виде выталкивания жидкостью, в которой индуцировано поле центральных сил, по направлению, не меняющемуся в процессе взаимодействия, третьего тела, погружаемого в часть сформированного жидкостного кольцевого цилиндра, а, с другой стороны, действие третьего тела на жидкость равномерно распределяют по поверхности, разделяющей первое тело и жидкость, в соответствии с векторной структурой производного поля центральных сил. Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 5. На фиг. 1, а,б,в,г отражены в общем силовые поля, возникающие в системе в процессе реализации способа: фиг. 1, а - первообразное поле; фиг. 1,б - производное поле; фиг. 1,в - равнодействующая элементарных сил, действующих на третье тело со стороны производного поля во втором теле, приложенная в виде силы тяги ко всем телам системы; фиг. 1,г - схема распределения на замкнутую поверхность, разделяющую первое и второе тела, силовой реакции тел системы на третье тело, взаимодействующее с производным полем во втором теле. На фиг. 2 отражены взаимодействующие тела устройства, реализующего частный вариант предложенного способа - посредством приведения первого тела (барабана) и жидкости в совместное вращение и погружения третьего тела (части объема цилиндра). На фиг. 3 дан вид устройства, реализующего частный вариант предложенного способа, и отражена схема образования внутренних усилий в устройстве вследствие гидростатического, т. е. обусловленного полем тяготения, выталкивания жидкостью погруженного в нее тела. На фиг. 4 отражено распределение элементарных сил гидродинамического давления со стороны вращающейся жидкости на погруженную в нее часть цилиндра. На фиг. 5 изображено распределение элементарных сил гидродинамического давления, производимого цилиндром, на вращающуюся жидкость, и равномерное распределение центральных сил гидродинамического давления, производимого жидкостью, на внутреннюю поверхность барабана. Предложенный способ взаимодействия тел реализуется следующим образом. В полости 1 (фиг. 1, а,б,в,г), находящейся внутри первого тела 2 (в частном варианте реализации способа - в полости барабана 2 (фиг. 2 - 5), посредством определенного физического процесса (в частном варианте способа - посредством приведения во вращение барабана 2 в подшипниках 3, установленных в опорах 4, смонтированных на каркасе 5, в общем случае, выполняющем функцию всей совокупности тел системы (поз. 5 фиг. 1, а,б,в,г)), генерируют первообразное поле 6 (в частном варианте реализации способа - поле центробежных сил инерции), с помощью которого индуцируют во втором теле 7 (в частном варианте - в жидкости 7 фиг. 2 - 5), размещенных в полости 1, производное силовое поле 8 (в частном варианте - поле центральных сил гидродинамического выталкивания). В предпочтительных вариантах реализации предложенного способа векторные структуры как первообразного силового поля 6, так и производного силового поля 8 создают из условия неравенства нулю потоков векторов напряженности этих полей через замкнутую поверхность, разделяющую первое тело 2 и второе тело 7, т. е. Здесь интегрирование ведется по поверхности S(1,2), разделяющей первое и второе тела;соответственно значение напряженностей первообразного и производного полей;
векторы нормалей к площадкам dS, направленные в одну и ту же сторону относительно поверхности S(1,2). В частном варианте реализации способа во внутреннюю полость 1 вращающегося барабана 2 подают жидкость 7, выполняющую функцию второго тела, которая под действием сил внутреннего трения увлекается во вращение поверхностью барабана 2, принимая форму кольцевого жидкостного цилиндра (поз. 7 фиг. 2 - 5). В жидкость 7, в которой индуцировано производное поле 8, погружают третье тело 9 системы (фиг. 1, а,б,в,г), которое, в частном варианте, для повышения эффективности взаимодействия с вращающейся жидкостью 7 выполняют в форме прямого кругового цилиндра 9 (фиг. 2 - 5) и также приводят во вращение в подшипниках 10, установленных на траверсах 11, смонтированных на каркасе 5, с угловой скоростью, совпадающей по направлению и величине с угловой скоростью вращения барабана 2. Погружение части объема вращающегося цилиндра 9 во вращающуюся жидкость 7 обуславливает уменьшение радиуса ее свободной поверхности и вызывает две принципиально отличающиеся по результатам силовые реакции, действие которых может быть рассмотрено на основе закона независимости действия сил. В стационарном состоянии сила производящая выталкивание цилиндра 9 из вращающейся жидкости 7, является равнодействующей двух сил выталкивания первая из которых индуцируется полем тяготения, а вторая - первообразным полем центробежных сил инерции:
При этом
где сила, приложенная к траверсам 11 со стороны каркаса 5 и обеспечивающая погружение цилиндра 9 во вращающуюся жидкость 7. 1. Сила гидростатического выталкивания F(г.с)(2,3), индуцируемая в жидкостном цилиндре 7 полем тяготения и направленная вертикально вверх, пропорциональна объему жидкости, вытесненному погруженной частью цилиндра 9, плотности жидкости, напряженности поля тяготения g и приложена к цилиндру 9, а через траверсы 11 - к каркасу 5 (фиг. 3). С такой же по величине силой цилиндр 9 действует на жидкость 7 независимо от того, покоится она, или движется. Давление, производимое цилиндром 9 на жидкость 7, в соответствии со структурой поля сил выталкивания, параллельных силам тяготения, передается на дно барабана 2 и далее на подшипники 3. В итоге, к каркасу 5 оказываются приложенными две противоположно направленные силы , равные по величине, которые полностью компенсируют друг друга, вызывая возникновение растягивающих напряжений в стойках каркаса 5, а также увеличение силы давления на подшипники 3 и 10 соответственно на величины представляет собой гидростатическую составляющую силы
Иными словами, результирующая сила, приложенная к системе тел, находящихся в поле тяготения, содержащей сосуд с жидкостью, в который погружено одно из тел системы, тождественно равна весу всех составных элементов системы. Для этого случая величины суммарных потоков через замкнутую поверхность S(1,2), разделяющую первое и второе тела, векторов напряженностей поля тяготения и индуцированного в жидкости 7 поля параллельных сил выталкивания, определяемые по уравнениям (1) и (1'), равны нулю. 2. Сила гидродинамического выталкивания являющаяся равнодействующей элементарных центральных сил выталкивания приложенная к цилиндру 9, частично погруженному во вращающуюся жидкость 7, индуцируется центробежными силами инерции, возникающими внутри вращающегося барабана 2 (фиг. 4). Гидродинамическое давление во вращающейся жидкости направлено нормально к внутренней поверхности барабана 2 и вызывает возникновение в нем растягивающих напряжений; сумма же проекций элементарных сил гидродинамического давления на любую ось, в том числе и на направление погружения цилиндра 9 (в описываемом примере оно совпадает с вертикальным), всегда равна нулю, т. е. изменения величин гидродинамического давления во вращающейся жидкости 7 и механических напряжений в барабане 2, обусловленные, например, изменением скорости вращения, никоим образом не могут сказаться на изменении веса системы. Сила гидродинамического выталкивания являясь частью общей силы выталкивания приложена к цилиндру 9, а через траверсы 11 - к каркасу 5 и, соответственно, ко всем телам системы, жестко связанным с ним (фиг. 4). Сила - гидродинамическая составляющая силы с которой цилиндр 9 действует на вращающуюся жидкость 7 (фиг. 5), преобразуется в совокупность элементарных сил направленных перпендикулярно погруженной части поверхности цилиндра 9, и вследствие наличия в жидкости силового поля 8 с центрально-осевой структурой оказывается в конечном итоге равномерно распределенной по всей внутренней поверхности вращающегося барабана 2. Увеличение же силы давления на подшипники 3 происходит только вследствие параллельных сил выталкивания, индуцируемых полем тяготения, и не может сказаться на изменении, например, веса системы. Величины потоков векторов напряженностей через поверхность S1,2 как первообразного поля - поля центробежных сил инерции, так и производного поля - поля центральных сил выталкивания во вращающейся жидкости, не равны нулю. Это объясняется тем, что угол между направлением нормали к элементу dS цилиндрической поверхности барабана и направлением векторов напряженности обоих полей равен нулю, а потому значение cos в скалярном произведении равно 1. Таким образом, в предложенном способе механического взаимодействия тел, направленная вдоль траверс 11 сила гидродинамического выталкивания, приложенная ко всем телам системы со стороны производного поля 8, не уравновешивается силой, равной ей по величине и противоположно направленной; обратное действие тел системы на производное поле, направленное по прямой линии, преобразуется в совокупность центральных сил, равномерно растягивающих барабан 2. Последнее, в свою очередь, и является причиной появления нескомпенсированного усилия Fт определенного направления, приложенного ко всем телам системы:
Абстрагируясь от конкретных конструктивных особенностей устройства, реализующего предложенный способ, можно сделать вывод, что в качестве материального объекта - опоры, механически независимого от системы, т. е. не относящегося к числу ее тел, но находящегося в пространстве, занимаемом системой, можно использовать силовые поля, создаваемые внутри системы. При этом неравный нулю импульс силы, приложенный ко всем телам системы, возникает, когда опорные поля имеют векторную структуру, удовлетворяющую уравнению (1'), и являются производными, т. е. созданными в определенных физических процессах другими, первообразными полями, причем последние могут генерироваться и телами самой системы. Так, в частном варианте предложенного способа первообразное поле - это центрально-осевое поле центробежных сил инерции, а производное поле - центрально-осевое поле сил выталкивания, индуцируемое первообразным полем в приведенной во вращение жидкости. Предложенный способ открывает возможность создания универсальных тяговых элементов, конструктивно независящих от свойств внешней среды. Источники информации:
1. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1990, 624 с. 2. ИК Patent Application GB 2111654 A 1981. Applicant Agofure Anthony Etaniyohwo, 173 Aba Road, po Box 535, Port Harсourt, Nigeria.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5