Термодинамика реальных процессов

Методом вращения тел можно создать множество различных вариантов БМ. В настоящей главе я упомяну еще три варианта, которые являются частными случаями общей схемы, изображенной на рис. 19, а и б. Маховик (гироскоп) 1 вращается в подшипниках 2 и 4 на оси 3, которая в свою очередь вращается вокруг оси 5 (направление вращения показано стрелками). Гироскопический момент на плече L дает несимметричную пару сил ?х’ и Рх", причем разность

    РхВ = ?х’ + Рх"   

представляет собой интересующую нас нескомпенсированную внутреннюю силу.

Действительно, согласно уравнению третьего начала ОТ (308), хронал со скоростью возрастает и, следовательно, сила Р" , действующая со стороны оси гироскопа 1 на подшипник 2, хронально ослабляется тем значительнее, чем выше скорость этого подшипника вокруг оси 5 по сравнению со скоростью подшипника 4. Поэтому с увеличением плеча L и уменьшением радиуса R хрональный эффект растет. Гироскопические силы, а значит, и хрональный эффект тем выше, чем больше момент инерции маховика и частота вращения осей 3 и 5, ибо момент гироскопических сил определяется произведением момента инерции маховика и угловых скоростей вращения осей 3 и 5, а момент инерции маховика пропорционален радиусу последнего в четвертой степени. В условиях рис. 19, а нескомпенсированная (внутренняя, хрональная) сила РхВ направлена вверх. Если изменить направление вращения оси 3 или 5, то хрональная сила изменит свое направление на обратное. Если одновременно изменить оба направления вращения, то нескомпенсированная сила останется неизменной. Таковы теоретические прогнозы ОТ. По этому принципу работают устройства типа БМ-33, они основаны на эффекте возникновения гироскопических сил.

Для устранения дисбаланса целесообразно симметрично к первому расположить второй точно такой же гироскоп 6, вращающийся на оси 7 в противоположную сторону, как показано на рисунке, ибо если оба гироскопа вращать в одинаковом направлении, то возникающие моменты погасят друг друга и нескомпенсированная сила обратится в нуль. Более того, для взаимной компенсации крутящего момента от двигателей целесообразно использовать не два, а четыре гироскопа, вращающихся в разные стороны, и синхронизировать частоты их вращения с помощью системы шестеренок (см. параграф 5 гл. XXII), причем минимальное число моторов равно двум, по числу осей 5, а максимальное - шести, по одному на каждую из шести осей.

Принципиальное преимущество такой схемы БМ заключается в том, что в процессе создания нескомпенсированной силы принимает участие одновременно вся масса гироскопа и этот процесс осуществляется непрерывно, а не периодически, как в БМ-28, БМ-29 и БМ-30. В результате устраняются неизбежные вибрации, что многократно увеличивает эффективность данной схемы по сравнению с предыдущими - позволяет резко повысить частоту вращения и т.д. [ТРП, стр.423-425].

6. Устройства типа БМ-34.

Интересно, что на схеме рис. 19, а действует еще одна нескомпенсированная сила, обусловленная сложением переносной скорости маховика шп при его вращении вокруг оси 5 со скоростями различных точек маховика wr в связи с его одновременным вращением вокруг оси 3 (рис. 19, б). В верхней точке маховика эти скорости суммируются, а в нижней вычитаются. В результате возникает непрерывно действующая нескомпенсированная внутренняя сила РхВ , направленная вниз, в сторону малой суммарной скорости. По этому принципу работают ротационные устройства типа БМ-34. Эта схема напоминает прежнюю, изображенную на рис. 18, в. При изменении направления вращения маховика 1 или оси 5 хрональная сила изменяет свое направление на обратное. Если одновременно изменить оба направления вращения, то сила останется неизменной. Для устранения дисбаланса и компенсации крутящего момента целесообразно добавить второй маховик справа и еще одну такую же пару маховиков, вращающихся в противоположном направлении (как в БМ-33).

Необходимо отметить, что силы РхВ  в ротационном хрональном эффекте у БМ-34 и в гироскопическом эффекте у БМ-33 всегда действуют одновременно и направлены в прямо противоположные стороны, то есть стараются погасить одна другую. Чтобы выделить ротационный эффект и ослабить гироскопический, надо пойти по пути максимального увеличения радиуса R и снижения плеча L до возможного минимума [ТРП, стр.425-426].

7. Устройства типа БМ-35.

Любопытно, что схема рис. 19, а содержит помимо гироскопического (основной в БМ-33) и ротационного (основной в БМ-34) также еще третий хрональный силовой эффект, который условно будем именовать смерчевым; он реализуется в устройствах типа БМ-35.