|
|
Результаты
опытов |
Здесь
приводятся измерения проведённые мной в домашних условиях.
Результаты имеют погрешность, обусловленную методами измерений
и используемыми инструментами, но позволяют сделать выводы
о природе процессов проходящих в двигателе. В таблице указаны
значения сил взаимодействия звеньев двигателя. На заслонку
и поршень оказывает воздействие верхний магнит.
Табл.1
Силы
перемещения заслонки |
Силы
перемещения поршня |
Координата,
м |
Значение,
Н |
Координата,
м |
Значение,
Н |
0,01 |
0,1589 |
0,005 |
15,0976 |
0,02 |
0,1589 |
0,01 |
12,3165 |
0,03 |
0,1589 |
0,02 |
8,7407 |
0,04 |
0,3178 |
0,03 |
5,4033 |
0,05 |
1,2714 |
0,04 |
3,8141 |
0,06 |
3,9731 |
0,05 |
2,7017 |
0,07 |
5,7212 |
0,06 |
1,5892 |
Данные
значения были получены на кольцевых ферритовых магнитах из
акустических систем.
После
этого прошло немало времени, и я приобрёл сверхсильные магниты.
Модель была переделана, и я произвёл новые измерения.
Табл.2
Сила
отталкивания магнитов двигателя |
Сила
перемещения заслонки |
Перемещение,
м |
Сила
взаимодействия, Н |
Перемещение,
м |
Сила
перемещения, Н |
0,017 |
67,3 |
0,01 |
8,34 |
0,025 |
46,5 |
0,02 |
4,41 |
0,033 |
32,28 |
0,03 |
10,79 |
0,049 |
18,64 |
0,04 |
36,79 |
0,061 |
12,85 |
0,05 |
54,94 |
0,069 |
10,55 |
0,06 |
59,84 |
Конечно,
хотелось бы приукрасить ситуацию, но значения перемещения
заслонки действительно были так велики, но это всё из-за того,
что моя конструкция была расчитана на меньшие нагрузки, и
заслонку просто зажало между магнитами. Момент вращения был
измерен уже на валу, поэтому там уже учтены вредные сопротивления,
кроме инерционных. Но и при этих значениях видно, что есть
полезная работа. Работа перемещения поршня 1,396 Дж, работа
перемещения заслонки 0,841 Дж.
25 января 2005 года
Продолжаю выводить новые результаты опытов. На
данный момент привожу результаты измерений крутящего момента
непосредственно на валу двигателя.Которые были получены на
последней модели, которая есть в разделе "Изготовление
модели".
Табл.3
Крутящий
момент на валу двигателя, Н*м |
Позиция
угла, град. |
Крутящий
момент, Н*м |
5 |
0,343 |
45 |
2,060 |
90 |
1,167 |
135 |
0,395 |
180 |
0,000 |
Работа
крутящего момента равна 2,491 Дж, что почти в два раза больше
предыдущих измерений. Данный плюс проявился после того, как
я заменил трение скольжения в узлах на трение качения. Значения
перемещения заслонки не привожу, потому что оно на данных
магнитах почти всегда одинаково, к тому же, новая заслонка
оказалась тонкой, и её погнуло силой притяжения верхнего магнита.
|
О работе перемещения
заслонки |
Многие
ссылаются на то, что основной причиной неработоспособности двигателя
будет большая втягивающая магнитная сила. Вначале это кажется
реальным. Потом идут ссылки на то, что и пружину надо растягивать
с большим усилием. Но тут то и возникает один нюанс, который
сильно уменьшает работу на перемещение заслонки.
Сила давления на толкателе равна разности сил магнитного
втягивания и силы упругости пружины. Работа тратится не на открывание
заслонки, а на закрывание.
Для лучшего понимания предлагаю Рис.4, на котором
изображены эпюры сил. Площадь эпюры силы является работой данной
силы, откуда хорошо видно отношение работ и конечное значение.
Так как сила упругости пружины может быть почти
постоянной (предварительно сжатая пружина с малыми перемещениями
сжатия), а путём изменения геометрии магнитов можно добиться
почти постоянной силы втягивания, то разность сил может быть
сведена почти к нулю, а это значит, что нам необходимо приложить
только силу преодоления инертности заслонки.
Всё это позволяет заключить, что есть возможность
постройки мощного высокооборотистого двигателя. |
Уроки
физики |
Попытаюсь
объяснить научную возможность существования данного двигателя.
Для чего буду отвечать на вопросы, которые возникают у многих.
1.
Если магниты достаточно сильны, чтобы оттолкнуться друг
от друга, то те же силы отталкивания и не дадут им сблизится.
При
нахождении между магнитами ферромагнитной пластины, реакция
отталкивания практически отсутствует, и чтобы их приблизить
не требуется прилагать усилий. Что написано, также и в «Элементарном
учебнике Физики» под ред. Г.С. Ландсберга М., 2003.
«Как видно из рис.282, в результате
сложения внешнего магнитного поля с полем намагнитившегося
железа поле во внутренней области шара почти исчезает. Этим
пользуются для создания магнитной защиты или магнитной
экранировки, т.е. для защиты тех или иных приборов
от действия внешнего магнитного поля.» (с.352 т.2)
Для подтверждения прилагаю видео сюжет с демонстрацией взаимодействия
сил между магнитами. Видно, что возникает даже дополнительная
сила притяжения к ферромагнитному экрану обоих магнитов.
Данное свойство изображёно на Рис.1.
2.Из
описания следует, что двигатель «приводит сам себя» и ещё
обеспечивает «излишки» механической энергии, что противоречит
закону сохранения энергии.
«Между
телами системы действуют некоторые силы.»(
«Элементарный учебник физики» под ред. Г.С. Ландсберга М.,
2003, т.1, с.108)
Магниты при закрытом экране не воздействуют друг на друга,
(смотри п.1) откуда следует, что они не принадлежат одной
системе тел, ну и тем более не являются одним телом.
Для лучшей наглядности прилагаю Рис.2.
Привожу снова «Элементарный учебник физики» под ред. Г.С.
Ландсберга М.,2003.
«В частности, из этого равенства
следует, что если вначале оба тела покоились, то суммарный
импульс системы останется равным нулю и в дальнейшем, если
только на систему не подействуют силы извне.
Можно доказать, что и для системы, состоящей из большего
чем два числа тел, суммарный импульс системы остаётся постоянным,
если только внешние силы отсутствуют. Это важнейшее положение
называют законом сохранения импульса.»(с.109, т.1)
Если предположить что экран не оказывает воздействия на
магниты, и вообще никакой роли не играет, то получается
что магниты начинают перемещаться вопреки закону сохранения
импульса, потому что под воздействием внешней силы перемещается
только он (опять анализирую видео сюжет).
Даже если включить экран в систему тел, состоящую из магнитов,
то импульс для перемещения заслонки значительно ниже всех
порождённых данным действием импульсов: возврат заслонки
обратно, перемещение поршня, перемещение всех частей двигателя,
вращение маховика. На видео хорошо видно, особенно вначале,
что заслонка имеет низкую скорость перемещения, сила тоже
небольшая.
Продолжаем:
«…во всякой простой машине, движущейся
равномерно, работа передаётся без изменения, т.е. работа,
которую совершает машина, равна работе силы, приводящей
машину в движение. Это положение получило название принцип
сохранения работы.» (с.188, т.1)
Ну а здесь смотрим на результаты измерения сил из табл 2.
Из всего этого следует, что двигатель не может быть одной
системой тел, и состоит из двух систем тел, взаимодействие
которых производит полезную работу. А именно, происходит
преобразование потенциальной в механическую энергию.
Положительную работу я получил практически, для этого проделал
немало измерений, и буду продолжать проводить их дальше.
На Рис.3 добавляю график измерения взаимодействия магнитов
разных масс. Изображение получилось неудачным при переносе
его из Mathcad-a, но пропорции не изменились и суть тоже.
Графики похожие на гиперболы, это изменение взаимодействия
магнитов от расстояния между ними. Чем больше масса магнитов,
тем выше кривая. Изогнутая линия, пересекающая ось X - это
график зависимости сил сопротивления заслонки от перемещения
относительно оси цилиндра. Он получен при использовании
магнитов с максимальной массой (самая верхняя кривая). Кривая
с наибольшими магнитами не получена до конца, потому что
сила взаимодействия превышает предел моего измерительного
прибора. Сразу обращу внимание на график сил сопротивления
перемещению заслонки, он получен таким при использовании
некоторых ноу-хау. По оси Y отмечены Ньютоны, по оси X метры.
Работой механизма на заданном участке является интеграл
функции на данном участке. Или проще: площадь ограниченная
графиком. Я, используя интерполяцию, получил формулы, и
проинтегрировал их на нужном мне участке. Полученные результаты
радуют.
|
Вычисления |
Сразу
хочу уточнить, что некоторые расчёты являются больше прикладными,
чем научными, и используют сравнительную оценку. Если, кто-то,
поможет углубить теорию расчёта, буду очень рад.
При проведении математических расчётов и обработке результатов
опытов использовал программу Mathcad 2001. Значения сил
были обработаны, и результатом решения являются формулы
зависимости сил от координат перемещения:
P(y) - изменение сил перемещения
заслонки (y - координата перемещения, м),
Н,
G(t) - изменение сил перемещения
поршня (t - координата перемещения, м),
Н.

Имея
формулы зависимости можно получить работу, произведённую
на любом участке измеренной траектории. Получаем:

где
Az - работа перемещения заслонки, Дж; Am
- работа перемещения поршня, Дж.
Полезная работа двигателя будет:
где
Ap - полезная работа двигателя, Дж. 10
% вычел на потерю энергии для механических передач (значение
приближённое).
При эксплуатации двигателя возникают дополнительные
усилия на привод заслонки из-за того, что заслонка должна
открываться достаточно быстро, чтобы поршень не успел уйти
далеко от верхнего магнита. На моей модели это состовляет
7 градусов оборота вала, за это время должно произойти открытие.
Усилие можно значительно снизить уменьшив частоту вращения
вала при помощи маховика. Что я и сделал.
|
|
 |
Рис.
1 |
 |
Рис.
2 |
 |
Рис.
3 |
 |
Рис.
4 |
|