Болдин Андрей Юрьевич
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.
-----Красным цветом выделены придирки Экспертизы в Приложении.-----
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.
------------направленному вовне,широко используемому в реактивном движении. Однако такой имплозивный принцип движения явно противоречит закону сохранения импульса, согласно которому векторная сумма импульсов тел в замкнутой системе постоянна. Это означает,” что у неподвижной системы суммарный--------------------
Автор настоящей статьи (инженер-физик, выпускник МИФИ-1988) сам учил и упоминает Закон сохранения импульса, но открыто утверждает и доказывает ошибочность неконкретной критики идей, когда прикрываются формальной догмой этого Закона, или повтором Третьего закона Ньютона (справедливого только для явной парной силы типа Кулоновского взаимодействия зарядов).
Итак, исходно рассмотрим некоторые варианты обычной реактивной тяги. На рис.1 показан вид сбоку сосуда с водой и двумя типами сопла.
(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 ИЛИ в иных случаях разреженное низкое давление вследствие пограничного отсасывания удаляющейся струёй – это другие физические понятия); везде в канонической гидро-газо динамике ошибочно утверждается, что по соответствующему уравнению Бернулли уплотнительное 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.
--------------------скан экспертизы-----------------
В настоящей статье изучается Безопорный движитель НЕ инерциоидного принципа действия.
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 % 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.
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.
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.
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.
-----------------скан экспертизы---------------
Отсылка Экспертизы к М.Жарову НЕ уместна. Его распыляющаяся жидкость подобна расширению газа после вылета из сопла камеры сильно сжатого состояния газа. Так расширяется струя газа выхлопа типичного реактивного двигателя космических ракет (особенно ярко это наблюдается в окружающем вакууме). В таких случаях свободные частицы струи приобретают радиусные скорости в поперечной плоскости струи, но сохраняется продольная составляющая скорости частиц исходно по соплу, т.е. закономерно, ни на сколько НЕ может быть уменьшен компенсирующий удар струи. А в нашем Безопорном движителе внешнее поперечное воздействие на частицы толщи жидкости с образованием супер-турбулентности в струе – приводит к уменьшению именно продольной скорости окончательно выходящей струи, не полностью убирающей тягу камеры давления.