Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Индивидуальный проект; Вечный двигатель

Индивидуальный проект «Вечный двигатель»

обороты растут, лампа горит ярче

Найдя идеальную точку для расположения магнита, приклеиваем его.

Теперь запускать вечный двигатель можно толчком пальца…

Предшественники

Считается, что первая схема вечного двигателя была предложена индийцем Бхаскара около 1150 года. Как показано на рисунке 1,а, устройство должно было представлять колесо с набором трубок с тяжелой жидкостью (ртутью), закрепленных под некоторым углом к радиусу. По мнению изобретателя, перетекание жидкости в трубках должно было создать несимметрию в распределении грузов, которая и обеспечивала бы вечное вращение. Известный французский архитектор и инженер Виллар д’Оннекур примерно через сто лет предложил аналогичную схему вечного двигателя, показанную на рисунке 1,б. Предполагалось, что нечетное число грузов на колесе обеспечит несимметрию и будет причиной вечного движения. По-видимому, попытки сделать двигатель именно в виде «вечного колеса» опирались на наиболее распространенный в средневековой Европе двигатель — водяное колесо. Одна из модификаций схемы (рис. 1,в) была предложена в 1438 году Мариано ди Жакопо из Сиены (город недалеко от Флоренции — родины Леонардо да Винчи).

Рис. 1. Различные схемы «вечного колеса»

Водяной винт

Английский врач, философ-мистик Роберт Фладд верил в существование потусторонних сил и темную магию, поэтому научное сообщество относилось к Фладду скептически и не принимало всерьез его изобретения. Философ постарался создать механизм вечного двигателя и создал водяной винт в начале XVII века. Колесо вращалось посредством циркуляции воды и создавалось для упрощения работы фермеров, которые были вынуждены постоянно отвозить тонны зерна к водяным мельницам и отвозить обратно.

Литература[ | ]

  • Александров Н. Е., Богданов А. И., Костин К. И. и др.
    Основы теории тепловых процессов и машин. Часть II / Под ред. Н. И. Прокопенко. — 4-е изд. (электронное). — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012. — 572 с. — ISBN 978-5-9963-0834-7.
  • Бродянский В. М.
    Вечный двигатель — прежде и теперь. От утопии — к науке, от науки — к утопии. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 256 с. — (Научно-популярная библиотека школьника). — ISBN 5-283-00058-3.
  • Вознесенский Н. Н. О машинах вечного движения
    . М., 1926.
  • Ихак-Рубинер Ф. Вечный двигатель
    . М., 1922.
  • Кирпичёв В. Л. Беседы по механике
    . М.: ГИТЛ, 1951.
  • Лермантов В. В.
    Вечное движение // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Мах Э. Принцип сохранения работы: История и корень его
    . СПб., 1909.
  • Михал С.
    Вечный двигатель вчера и сегодня / Пер. с чеш. И. Е. Зино; Предисл. А. Т. Григорьяна. — М.: Мир, 1984. — 256 с. — (В мире науки и техники). — 100 000 экз.
  • Орд-Хьюм А. Вечное движение. История одной навязчивой идеи
    . М.: Знание, 1980.
  • Перельман Я. И. Занимательная физика
    . Кн. 1 и 2. М.: Наука, 1979.
  • Петрунин Ю. Ю. Почему идея вечного двигателя не существовала в античности?
    (недоступная ссылка с 16-05-2018 [841 день]) // Петрунин Ю. Ю. Призрак Царьграда: неразрешимые задачи в русской и европейской культуре. — М.: КДУ, 2006, с. 75-82.
  • Савельев И. В.
    Курс общей физики в 3-х томах. Том 1. Механика. Молекулярная физика. — 12-е изд., стереотип. — СПб.—М.—Краснодар: Лань, 2020. — 432 с. — (Учебники для вузов. Специальная литература). — ISBN 978-5-8114-0630-2. Архивная копия от 22 сентября 2020 на Wayback Machine (недоступная ссылка с 16-05-2018 [841 день])
  • Вечный двигатель // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  • Я. И. Перельман.
    Занимательная физика. Книга 1. — М.: Наука, 1972. — 215 с.

История вечного двигателя

Изобретатели вечного двигателя все время остро реагировали на свежие идеи. В средние века пытались создать «перпе­туум мобиле» на основе магне­тизма. Позднее использовали возможности электротехники. В наши дни идет попытка создать его на основе нанотехнологии.

Еще в средние века предпринимались неоднократные попытки создать «перпе­туум мобиле» на основе явления магне­тизма.

В 1269 году итальянец Пьетро Перегрино написал трактат «Послание о магните», значительная часть которого посвящена описанию зубчатого железного колеса, расположенного в одном корпусе с мощ­ным магнитом.

Магнит, по убеждению изобретателя, должен отталкивать ближайший к нему зубец, затем следующий, и так далее, от­чего колесо придет в безостановочное движение. Пытался ли сам Перегрино построить такую установку, осталось не­известным.

В 1570 году Иоганн Тэснериус, архи­епископ Кельна, один из приближенных императора Карла Пятого, предложил свой вариант более простого по конс­трукции магнитного вечного двигателя.

Природный магнит размещался на вер­ху стойки, снабженной наклонной плос­костью. По мысли изобретателя, магнит притягивал к себе стальной шар, который поднимался по плоскости наверх, там па­дал вниз через отверстие и снова возвра­щался в исходную точку. По идее, движе­ние шара под действием магнита должно было быть вечным.

Но эту схему уже тогда раскритиковал епископ Уилкинс в своей книге «Матема­тическая магия». Если магнит обладает такой силой притяжения, что поднимает шар по уклону вверх, писал епископ, то вряд ли этот магнит позволит тому же шару упасть вниз через отверстие. Он попросту притянет, «прилепит» шар к себе, и движение сразу же прекратится.

Пытаясь преодолеть подобного рода трудности, изобретатели начали искать особое вещество, способное нейтрали­зовать силы магнетизма, чтобы те как бы включались и выключались в расчетные моменты времени. Если поместить плас­тину из такого вещества между двумя магнитами, уверяли они, то легко удалось бы добиться вечного движения, сочетая в механизме магнитящиеся и не магни­тящиеся материалы, например, медь и железо.

В начале XIX века шотландский изоб­ретатель-самоучка, башмачник по про­фессии Спенс объявил, что он нашел такое чудо-вещество и уже построил, якобы, две прекрасно работающие ма­шины. На какое-то время эта новость стала сенсацией. К сожалению, вскоре выяснилось, что Спенс элементарно сжульничал.

МАШИНА ИНЖЕНЕРА ПЭЙНА

Едва началось развитие электротехни­ки, как изобретатели вечного двигателя тотчас взяли ее возможности в свой ар­сенал.

Самым популярным проектом «перпе­туум мобиле» на основе силы тока ста­ла схема, где электромотор приводил в действие генератор, а тот, в свою очередь, подпитывал энергией без каких-либо по­терь этот же мотор. В результате схема должна была работать вечно без всякой подзарядки. Характерно, что заявки на подобные изобретения подавали не толь­ко самоучки, но даже дипломированные инженеры.

То и дело проносились слухи, что не­кий талантливый инженер из глубинки якобы изобрел генератор, способный за счет атмосферного электричества приводить в непре­рывное дейс­твие мотор мощностью в 20 лошадиных сил! Однако же собственными глазами этот чудо-генератор не видел никто.

Но вот в 1870 году произошла сенсация.

Некий инженер Пэйн продемонстрировал в городе Ньюарке, штат Нью-Джерси, свою электромагнитную машину. Это довольно громоздкое сооружение было установлено на втором этаже большого производственного корпуса.

Машина Пэйна получала импульс от небольшой электрической батарейки, после чего все ее механизмы и узлы приходили в безостановочное движение. Машину осмотрели специалисты, заявившие, что она может быть использована для работы в токарных цехах, лесопильнях и даже на речных судах!

Изобретатель, сразу же ставший знаменитостью, объявил, что машину можно сделать еще совершеннее, если вложить в ее доработку определенные средства. У него, мол, есть замечательные идеи, реализация которых позволит наладить серийный выпуск уникальной новинки. Вскоре он создал компанию, и акции пош­ли нарасхват.

Еще один вариант колесного вечного двигателя

Дела изобретателя шли превосходно до той поры, пока его детищем не заинтере­совался доктор Генри Мортон из того же Ньюарка. Мортон настоял на том, чтобы изобретатель дал ему возможность ос­мотреть машину внимательней.

Поскольку дело получило огласку, и от заключения Мортона во многом зависел дальнейший успех, Пэйн не стал проти­виться этой проверке. Мортон 8 течение нескольких дней чуть ли не с лупой в ру­ках изучал механизмы машины, но ника­кого подвоха не обнаружил.

Машина по-прежнему включалась от маленькой батарейки, после чего работа­ла целый день без остановки, пока Пэйн сам не выключал ее.

Обычно это происходило около шести часов вечера. Мортон был уже готов при­знать подлинность изобретения, но решил устроить еще одну про­верку, ибо его не покидали сомнения.

В тот день он невольно задержался до вечера. Вдруг машина остановилась. Мортон машинально взглянул на часы: было шесть вечера. Он попросил Пэйна включить машину еще ненадолго, но тот, явно смутившись, отвечал, что произошла поломка некой детали. Но Мортон уже догадался об ис­тинной причине остановки.

Этажом ниже располагался цех, обору­дованный обычным паровым двигателем. Цех заканчивал работу ровно в шесть часов вечера. Очевидно, установка Пэйна была подключена к хорошо замаскиро­ванному приводу от паровой машины, а батарейка служила лишь для отвода глаз.

Уже назавтра Пэйн исчез вместе со сво­ей машиной. Но в помещении осталась часть металлической рамы, служившей для монтажа установки. Рама оказалась полой внутри, причем размер полости был таков, что вполне позволял замаски­ровать в ней приводной ремень, идущий из нижнего цеха.

Читать еще:  Двигатель 2zr большой расход топлива

Так лопнул еще один «электротехничес­кий» миф о вечном двигателе.

ВЕЧНЫЙ НАНОДВИГАТЕЛЬ

В наши дни происходит бурное разви­тие нанотехнологий. И вот уже загово­рили о возможности создания вечного двигателя на их основе. В серьезных из­даниях появляются сообщения о первых успехах в этом направлении.

Не в любительских мастерских, а в из­вестных научных центрах, таких, как Ка­лифорнийский университет, Барселона, Болонья и других будто бы уже создан нанодвигатель, не нуждающийся в хими­ческом топливе.

Напоминающий по форме крошечную гантель с кольцом на рукоятке, он совер­шает полный цикл за время, меньшее одной тысячной доли секунды. Этот про­цесс можно сравнить с работой автомо­бильного мотора, совершающего 60 тыс. тактов в минуту.

Теперь остается лишь создать поверх­ностные покрытия и мембраны из мно­жества подобных нанодвигателей, работающих согласованно. Они-то и будут производить механическую ра­боту в любом заданном объеме.

Изюминка здесь заключается в том, что нанодвигатель, строго говоря, не относится к разряду «перпетуум мобиле», поскольку он расходует энер­гию в процессе своей работы, только берет ее из «дармовых», «неисчерпа­емых» источников — из солнечного света, за счет разницы температур, перепадов атмосферного давления… Но с точки зрения рядового потре­бителя, то есть, каждого из нас, такой двигатель, конечно же, является «веч­ным», поскольку не требует никакой подзарядки.

Удастся ли создать его для массово­го и удобного использования, войдет ли он широко в наш быт, или же оста­нется на уровне научных эксперимен­тов, покажет не столь уже отдаленное будущее.

Современная классификация вечных двигателей

  • Вечный двигатель первого рода
    — неограниченно долго действующее устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Согласно закону сохранения энергии, все попытки создать такой двигатель обречены на провал. Невозможность осуществления вечного двигателя первого рода постулируется в термодинамике как первое начало термодинамики.
  • Вечный двигатель второго рода
    — неограниченно долго действующая машина, которая, будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих тел. Невозможность осуществления вечного двигателя второго рода постулируется в термодинамике в качестве одной из эквивалентных формулировок второго начала термодинамики.

И первое, и второе начала термодинамики были введены как постулаты после многократного экспериментального подтверждения невозможности создания вечных двигателей. Из этих начал выросли многие физические теории, проверенные множеством экспериментов и наблюдений, и у учёных не остаётся никаких сомнений в том, что данные постулаты верны, и создание вечного двигателя невозможно. В частности, второе начало термодинамики может быть сформулировано как один из следующих (эквивалентных) постулатов:

  1. Постулат Кельвина
    — невозможно создать периодически действующую машину, совершающую механическую работу только за счёт охлаждения теплового резервуара.
  2. Постулат Клаузиуса
    — самопроизвольный переход теплоты от более холодных тел к более горячим невозможен.

Демон Максвелла и броуновский храповик, если бы такие устройства были осуществимы, позволили бы реализовать вечный двигатель второго рода. Однако доказано, что работа таких систем как замкнутых (без обмена энергией с внешней средой) невозможна.

Теория вечного двигателя: как создать генератор своими руками

Под вечным двигателем подразумевают механизм, который способен работать без остановки до тех пор, пока не будет специально остановлен. Он самостоятельно приводит себя в движение без подзарядки и дополнительной помощи. Многовековые попытки создать подобную систему определили точное понятие термина. Кроме того, инженеры поняли почему вечный двигатель сделать невозможно.

Определение и классификация двигателей

Несмотря на то что устройство так и осталось воображаемым, во время попыток реализации установили два подвида.

  1. Первый род двигателя работает без подзарядки и помощи извне. Он запускается один раз и работает до тех пор, пока инженер не остановит вечный генератор своими руками. Именно этот вопрос вызывает ряд споров, ведь до сих пор не установили, должен ли работать вечный двигатель сразу после сборки или его нужно запустить. Невозможность построения возникает как следствие закона сохранения энергии. Его формулировка: в изолированной системе энергия может переходить из одного вида в другой, однако его общее число не меняется и остается постоянным. Для вечного двигателя это означает, что вырабатывая одну силу, должна быть отдача из другой. А это полностью противоречит теории, ведь подразумевается бесконечная выработка энергии.
  2. Второй род подразумевает работу механизма, который беспрерывно подпитывается от какого-либо вечного источника, например, атмосферы, солнца, океана. Этот вариант максимально приближен к практической реализации системы. Подробный анализ показывает, что механизм является условно вечным, так как теоретически возможные источники энергии когда-нибудь прекратят свое существование.
  3. Третий род открыли много позже, чем два предыдущие. В данном примере рассматривается машина, которая работает абсолютно без потерь и превращает всю энергию в работу или другой вид энергии.

История возникновения теории

Теорию нескончаемой работы механизма рассматривали с давних времен. Аристотель и его современники отрицали возможность создания такой системы искусственным путем. Свою точку зрения они объясняли тем, что условия, которые могут удовлетворить данную систему, не работают на Земле. Самые приближенные тела, которые соответствуют таким требованиям, находятся в космосе. В начале Х столетия индийский поэт и ученый описал круг с беспрерывным движением. Апогеем развития теории считаются Средние века, когда максимально развилось строение храмов, соборов, дворцов.

Примеры

В ходе разработки определили основные модели, которые по своему принципу напоминают двигатель вечного движения. Они работают за счет следующих источников:

  • гравитационное поле;
  • магнитное поле;
  • водяной поток;
  • гидравлика.

Принцип действия, основанный на гравитации, подразумевает использование сил Вселенной. Они, как известно, обеспечивают равномерное движение и полный покой в космосе. Основное преимущество можно описать следующим примером. Если уместить всю Вселенную в какую-то плоскость и вырвать один кусок, то начнутся активные изменения внутри. Будет происходить латание дыр, чтобы как можно скорее вернуть прежний порядок. Это указывает на поддержку своего обычного состояния и в случае изменений — самолечения или подзаряда. Создать антигравитационный двигатель своими руками, и даже модель сегодня невозможно.

Магнитно-гравитационный двигатель работает по принципу подпитки от условно вечного источника питания. Расположив несколько грузов вокруг основного магнита и перемещая его по кругу, можно добиться такого взаимодействия, при котором будут чередоваться силы гравитации и постоянных магнитов, что даст возможность работать беспрерывно. Чтобы привести в действие достаточно подтолкнуть и он раскрутиться до максимальной скорости. Собрать механический вечный двигатель достаточно просто и для этого потребуется:

  • пластиковая бутылка;
  • фанера;
  • трубки маленького диаметра.

Бутылка разрезается вдоль длины, в полученную щель вставляется часть фанеры в качестве перегородки. Далее, монтируется трубка, которая проходит через бутылку и перегородку. Важно обеспечить полную изоляцию и заполнить все пустоты в домашнем генераторе. Внизу вырезается отверстие, в которое наливается бензин или фреон. Жидкость не доходит до среза и перегородки. Воздух, окруженный жидкостью, воздействует теплом на окружающую среду. Гравитация препятствует превращению жидкости в конденсат и возвращает его обратно. Под трубками устанавливается колесо, которое приводится в движение под воздействием конденсата.

Водный двигатель

Довольно простая модель для сборки дома, потому что понадобятся подручные средства. Чтобы создать водяной генератор своими руками потребуется гидравлический насос и две емкости. Один из сосудов должен быть немного больше, чем другой. Насос — как можно простейший, без подключения к сети 220 вольт. Г-образная тонкая трубка вставляется в колбу с обратным клапаном. Отверстие для трубы должно быть герметичным, чтобы не пропускать воздух. За счет атмосферного движения насос перекачивает жидкость из одной колбы в другую.

Электрический двигатель изобрести невозможно потому, что использование электричества полностью противоречит работе вечного генератора. Однако электродвигатель можно считать максимально близко напоминающим механизм работы. Пока есть подключение к сети, работа будет выполняется теоретически вечно. Ученые пытаются создать нечто похожее на вечный генератор при использовании разных источников энергии. На данный момент только китайские проектировщики создали квантовый двигатель, который может работать без использования внешней энергии.

Многие аферисты пытались показать свои творения публике, представляя проекты вечными. Инженер из Саксонии продемонстрировал машину с диаметром вала 3,5 м. Двигатель запустили в комнате, измерили скорость движения, и через месяц убедились, что она осталась прежней. Аферист получил много предложений покупки проекта. Публика пыталась раскрыть секрет, предлагала свои варианты, в том числе, что колесо движется усилиями третьих лиц. Это догадка оказалась правдой.

Как это работает: вечный двигатель

Люди всегда мечтали получить что-нибудь даром, будь то бесплатное пиво, стратегия выигрыша в казино или энергия из вакуума. Вечные двигатели изобретают с глубокой древности. И хотя физики давно выяснили, что выработать что-то из ничего нельзя, энтузиастов это не останавливает

Классификация: никак нет

Вечных двигателей не существует. Тем не менее они делятся на несколько типов.

Читать еще:  Эксплуатационные показатели работы двигателя трактора

Вечные двигатели первого рода претендуют на создание энергии из ничего в нарушение первого начала термодинамики (закон сохранения энергии). Не работают.

Вечные двигатели второго рода пытаются многократно использовать однажды уже потраченную энергию, нарушая второе начало термодинамики (принцип неубывания энтропии, или беспорядка). Не работают.

Мнимые вечные двигатели незаметно подпитываются энергией из внешней среды. Работают, но ложно выдаются за вечные двигатели.

Жульнические вечные двигатели создают впечатление работающего perpetuum mobile за счет спрятанного источника энергии. Работают, но вечными двигателями не являются.

Механический вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Одна из ранних моделей вечного двигателя. Слева от оси грузов больше, чем справа. С первого взгляда кажется, что левая часть всегда перевешивает, заставляя колесо крутиться. Наверху грузы переваливаются справа налево, и движение продолжается вечно. Но при более внимательном рассмотрении видно, что хотя грузов справа и меньше, но у них больше рычаг, и именно правая сторона может перевешивать.

На самом деле. Истина, как водится, посередине: грузы с двух сторон уравновешивают друг друга, и колесо, немного покачавшись, попросту остановится.

Поплавковый вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Боги заставили Сизифа тащить в гору камень, который срывался и катился вниз. Изобретатели этого двигателя решили, что закон Архимеда может работать не хуже наказанного царя Коринфа. Связанные в цепочку запаянные поплавки всплывают в воде, а на воздухе опускаются под действием силы тяжести, вращая соединенные с ними колеса.

На самом деле. Проблема в том, что при входе в воду поплавки должны преодолеть ее сопротивление и приподнять всю цепочку, чтобы высвободить для себя место. На это уходит ровно столько же энергии, сколько «вырабатывает» двигатель. Без участия богов лишней энергии не получится.

Капиллярный вечный двигатель

Perpetuum mobile первого рода

Сила тяжести не дает покоя многим изобретателям вечных двигателей: если хитрым образом преодолеть ее без затрат энергии, а потом сбросить поднятый груз, то на выходе получится «бесплатная» работа. Например, можно заставить воду подниматься из бассейна в стоящий на возвышении сосуд за счет капиллярного эффекта. Из емкости вода будет выливаться обратно в бассейн и крутить колесо.

На самом деле. До определенной высоты вода действительно сама движется вверх, но вот капать в верхнюю емкость она не станет: жидкость удержит тот же капиллярный эффект, который поднял ее из бассейна.

Демон Максвелла

Perpetuum mobile второго рода

Крошечное разумное существо, которое сидит в стакане, разделенном перегородкой, и поднимает ее, чтобы пропустить быстрые молекулы в одну сторону, а медленные в другую, придумал человек, максимально далекий от вечных двигателей. Великий физик Джеймс Максвелл вряд ли предполагал, что изобретатели perpetuum mobile по-своему оценят потенциал созданного им демона. Конечно, они выдумывали вместо этого мифического существа всевозможные механизмы, в том числе и с наномоторами, но суть оставалась неизменной: сделать так, чтобы в одной части сосуда молекулы двигались быстрее, чем в другой, а из возникшего перепада температуры и давления получить энергию.

На самом деле. Эта заманчивая схема вполне может работать, но только при наличии настоящего демона. Без него на сортировку молекул придется тратить энергию, что лишает всю затею смысла.

Вечные часы

Мнимый perpetuum mobile

В 1864 году новозеландский часовщик, математик и астроном Артур Беверли построил часы, идущие без подзавода по сей день. Правда, их несколько раз останавливали для чистки, а однажды они встали сами, но потом вновь начали отсчитывать время. Конструкция хронометра очень проста. В резервуаре с маслом и воздухом плавает грузик, который поднимается и опускается при изменении уровня масла. Движения грузика взводят пружину часов.

На самом деле. Все законы физики строго соблюдаются, но часы Беверли не вечный двигатель. Они незаметно подпитываются энергией из окружающей среды — уровень масла изменяется в зависимости от атмосферного давления и температуры.

Тепловой насос

Мнимый perpetuum mobile

Фактически это холодильник, поставленный камерой в окно, а радиатором в комнату. На обогрев помещения поступает тепло — не только выработанное за счет электричества, но и «высосанное» из холодной окружающей среды. Комната получает в 3–5 раз больше энергии, чем тратится электричества!

На самом деле. Из обогревателя с КПД выше 100% вышел бы отличный вечный двигатель, если бы не одно но. Переход электричества в тепло необратим, и извлечь из лишних градусов прежнее количество электроэнергии нельзя. Так что отапливать дом холодильником задаром не получится, хотя сэкономить можно прилично.

Генератор Бедини

Жульнический perpetuum mobile (первого рода)

В 1984 году американский электрик Джон Бедини закрепил на колесе магниты, поставил рядом индукционную катушку и пару аккумуляторов. Когда магнит приближался к катушке, он возбуждал в ней ток, заряжающий аккумулятор. А когда удалялся, электроника подключала другой аккумулятор, который питал катушку, отталкивал магнит и раскручивал колесо. Через некоторое время батареи менялись местами. Бедини утверждал, что заряд батарей полностью восстанавливается, а колесо может совершать дополнительную работу за счет «свободной энергии» неизвестной науке природы.

На самом деле. На практике колесо, разумеется, останавливалось, но с хорошими аккумуляторами крутилось достаточно долго, чтобы впечатлить дилетантов и убедить их заплатить за набор для сборки вечного двигателя в домашних условиях.

А что сейчас? Таинственная энергия

Сегодня упоминать о вечных двигателях — моветон даже в кругу их изобретателей. В моде эвфемизм «свободная энергия», которая поступает из неведомого источника.

Характерный пример — генератор Сёрла, с виду похожий на большой подшипник. Он якобы создает магнитное поле, за счет которого система самораскручивается. При этом возникает антигравитация, и вся конструкция взлетает. Изобретатель, которому уже за 80, любит рассказывать, что идея генератора пришла к нему во сне, когда он был подростком. Источник загадочной энергии Джон Сёрл описывает смутно: то ли это эфир, то ли субатомные частицы.

У Сёрла много последователей, в том числе и в России. Они переводят ему пожертвования и приобретают дополнительную техническую информацию через сайт. Однако доход изобретателя скромен, и Сёрл уверен, что против него работает заговор энергетических компаний. По иску одной из них он был обвинен в том, что воровал электроэнергию по спрятанному в стене кабелю.

Энергия из ничего: как инженеры пытаются сделать вечный двигатель

В 2001 году британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер заявил о создании двигателя, который, как тогда заявили и как сегодня продолжают считать его оппоненты, нарушает все известные законы физики. Рассказываем, что о нем известно и существуют ли другие подобные разработки.

Читайте «Хайтек» в

Что такое EmDrive?

EmDrive — двигательная установка, состоящая из магнетрона и резонатора, не являющаяся работоспособной согласно современным научным представлениям.

Установка EmDrive была впервые предложена британским инженером Роджером Шойером в 1999 году. Используемый в ней магнетрон генерирует микроволны, энергия их колебаний накапливается в резонаторе высокой добротности, и, по заявлениям автора, стоячая волна электромагнитных колебаний в замкнутом резонаторе специальной формы является источником тяги.

Вне резонатора не испускается не только вещество, но и электромагнитное излучение; иными словами, EmDrive — не фотонный двигатель. Но даже если бы создаваемые магнетроном микроволны полностью излучались в одном направлении, полученная тяга была бы значительно меньше заявленной тяги EmDrive.

Отсутствие расходуемого рабочего тела у этого двигателя, очевидно, нарушает закон сохранения импульса, а какое-либо общепринятое объяснение этого противоречия авторами разработок не предложено — сам Шойер опубликовал не рецензированную работу с объяснением, но физики отмечают, что теория радиационного давления более сложна, чем упрощенный аппарат, использованный Шойером, а его объяснения в целом противоречивы.

Экспериментальные данные долгое время не давали однозначного подтверждения или опровержения работоспособности подобной установки, что было связано в том числе с небольшой величиной предполагаемого эффекта, сравнимой с погрешностями измерений.

Физики объясняли полученные экспериментаторами немногочисленные положительные результаты ошибками в экспериментах. Единственное опубликованное в научном журнале независимое исследование, которое показало положительный результат, — это эксперимент группы Eagleworks 2016 года, в котором были устранены многие источники возможных ошибок.

Однако работы научной группы из Дрезденского технического университета показали, что измеряемая «тяга» EmDrive возникает из-за влияния внешних факторов, а не из-за самого аппарата.

Экспериментальные испытания

  • Производители установок

Впервые британский инженер аэрокосмонавтики Роджер Шойер представил EmDrive в 1999 году. В декабре 2002 года основанной Шойером компанией Satellite Propulsion Research был представлен первый якобы действующий прототип, развивающий усилие 0,02 Н.

В октябре 2006 года той же компанией был показан прототип с заявленной силой тяги 0,1 Н. В 2015 году был представлен очередной вариант EMDrive со сверхпроводящей полостью.

В период 2006–2011 годов американской компанией Cannae LLC под руководством Гвидо Фетта был создан Cannae Drive (также известен как Q-drive) — двигатель, для которого был заявлен аналогичной принцип работы.

Читать еще:  Двигатель peugeot 307 характеристики

В период 2008–2010 года в китайском Северо-западном политехническом университете под руководством профессора Яна Цзюаня был создан прототип, якобы развивавший усилие 0,72 Н. В 2016 году результаты этой статьи были опровергнуты ее авторами, так как была обнаружена ошибка в измерениях, после исправления которой измеренная тяга оказалась в пределах шума измерений.

  • Группа Гарольда Уайта

С 2013 года двигатель Cannae Drive испытывался в лаборатории Eagleworks. Эта лаборатория работает в космическом центре имени Джонсона под эгидой НАСА со сравнительно маленьким бюджетом 50 тыс. долларов в год и специализируется на исследовании технологий, противоречащих общепринятым научным представлениям.

Работы проводились под руководством Гарольда Уайта. Уайт считал, что такой резонатор может работать посредством создания виртуального плазменного тороида, который реализует тягу с помощью магнитной гидродинамики при квантовых колебаниях вакуума.

В ходе экспериментов 2013–2014 годов был получен аномальный результат — тяга величиной около 0,0001 Н. Испытание проводилось на крутильном маятнике для малых сил, который способен обнаруживать силы в десятки микроньютонов, в вакуумной камере из нержавеющей стали при комнатной температуре воздуха и нормальном атмосферном давлении.

Испытания резонатора были проведены на очень низкой мощности (в 50 раз меньшей, чем при эксперименте Шойера в 2002 году), но чистая тяга при пяти запусках составила 91,2 мкН при подводимой мощности 17 Вт. Кратковременная наибольшая тяга составила 116 мкН при той же мощности.

Публикация работы Eagleworks привела к тому, что иногда EmDrive описывается как «опробованный НАСА», хотя официальная позиция агентства гласит, что «это небольшой проект, который пока не привел к практическим результатам».

В ноябре 2016 года была опубликована работа, выполненная инженерами лаборатории NASA Eagleworks, в которой учтены и устранены многие источники возможных ошибок, измерена тяга EmDrive и сделан вывод о работоспособности этой установки.

Согласно этой статье, двигатель смог развить тягу в 1,2 ± 0,1 мН/кВт в вакууме с мощностями 40, 60 и 80 Вт. В статье предполагается, что работоспособность двигателя может объясняться при помощи теории волны-пилота.

  • Группа Мартина Таймара из Дрезденского технического университета

В июле 2015 года были проведены испытания под руководством Мартина Таймара в Дрезденском техническом университете. Результаты не подтвердили, но и не опровергли работоспособность EmDriver.

В 2018 году были опубликованы новые результаты группы Мартина Таймара, согласно которым тяга, наблюдаемая в экспериментах с EmDrive (в том числе, видимо, экспериментах группы Eagleworks), связана скорее с недостаточным экранированием установки от магнитного поля Земли, чем с самой двигательной установкой: измерения показывали наличие небольшой тяги в одном и том же направлении даже при изменении ориентации установки или подавлении электромагнитных волн, поступающих в полость.

Дальнейшие испытания группы Таймара окончательно показали, что EmDrive не создает тяги.

  • Предполагаемые китайские испытания в космосе

В декабре 2016 года, ссылаясь на пресс-конференцию одной из дочерних компаний Китайской академии космических технологий (CAST), издание International Business Times сообщило, что правительство КНР с 2010 года финансирует исследования двигателя, а прототипы EmDrive были отправлены в космос для проверки на борту космической лаборатории «Тяньгун-2».

Доктор Чэнь Юэ ( Chen Yue) из CAST, согласно публикации International Business Times, подтвердил факт изготовления прототипа двигателя для тестирования на низкой околоземной орбите.

В сентябре 2017 года появились новые сообщения об успешном создании работающего прототипа двигателя EmDrive в Китае.

  • Плимутский университет

В 2018 году агентство DARPA выделило Плимутскому университету 1,3 млн долларов на изучение и создание «двигателя бестопливного типа» на базе «квантованной инерции» (альтернативная космологическая гипотеза Майка Маккаллоха, противоречащая специальной и общей теории относительности). Отдельные СМИ сообщают о связи проекта с идеями EmDrive.

Как работает EmDrive?

Это устройство, работающее на базе микроволнового излучения, представляет собой особую коническую камеру-резонатор, к которой подключен мощный магнетрон — источник микроволнового излучения.

При определенной геометрии этого конуса данное устройство будет загадочным образом двигаться в сторону узкой его части с крайне малой, но силой, если внутри конуса будут «гулять» микроволны.

Британский инженер-авиаконструктор Роджер Шоер отказался от своей идеи, и ее через несколько лет проверил ряд физиков-профессионалов, в том числе и одна из лабораторий НАСА. Эти тесты, как пишет Майкл Маккаллох из Университета Плимута (Великобритания), привели к неожиданным для ученых результатам — оказалось, что изобретение Шоера действительно работает.

Маккаллох предложил правдоподобное с точки зрения физики объяснение этому «чудо-двигателю», обратив внимание на другую противоречивую вещь — так называемый эффект Унру.

Этот феномен был открыт американским физиком Уильямом Унру (William Unruh) в конце 70-х годов прошлого века, и он представляет собой объяснение того, почему существует сила инерции.

Унру показал, что предмет, движущийся с ускорением, начинает по-особому взаимодействовать с вакуумом или другой средой, через которую он движется — если говорить просто, то окружающее пространство становится «теплее» для него. Это тепло «давит» на движущееся тело и заставляет его снижать скорость.

Критика

Научное сообщество в основной своей массе не поверило в результаты испытаний спорного двигателя. Марк Миллс, который возглавлял ныне прекратившую существование лабораторию Breakthrough Propulsion Physics lab, считает, что аномальная тяга могла возникнуть в результате взаимодействия двигателя с испытательной камерой.

Лаборатория Миллса в свое время занималась задачами, аналогичными Eagleworks, то есть проверкой различных полуфантастических проектов космических двигателей. Так что опыта, чтобы делать подобные предположения, у него достаточно.

Астрофизик Технологического института Рочестера и научный обозреватель Forbes Брайан Коберлейн отметил, что публикация статьи в рецензируемом журнале еще не означает, что ее результат окажется верным.

Российские ученые также раскритиковали идею EmDrive. Астрофизик, главный редактор газеты «Троицкий вариант» и член Комиссии РАН по борьбе с лженаукой Борис Штерн назвал бредом саму возможность создания невозможного двигателя.

Подобные эксперименты

  • Катализатор энергии Росси

В 2009 году была подана заявка на предполагаемое изобретение «метод и аппаратура для проведения экзотермической реакции между никелем и водородом, с выделением меди».

Патент ссылается на предыдущие работы по холодному ядерному синтезу, хотя, по одному из заявлениий Росси, это не холодный ядерный синтез, а скорее — низкоэнергетическая ядерная реакция. Подобная система, но производящая меньше энергии, ранее уже была описана Фокарди и др.

Хотя итальянский патент, как и международные патентные заявки, описывает структуру и общую работу устройства, подробная работа устройства является коммерческой тайной, и независимая сторона рассматривает устройство как непрозрачный «черный ящик». Наблюдатели измеряли входную и выходную энергию за различные периоды во время публичной демонстрации. Widom и Larsen предложили теорию как объяснение элементного превращения и высвобождения избытка энергии.

Совместная работа про «холодный ядерный синтез» Росси и Фокарди была отклонена рецензируемым научным журналом и появилась в самоизданном блоге Росси.

Для публикации результатов Росси и Фокарди основали в 2010 году свой собственный онлайн-блог, назвав его Journal of Nuclear Physics (название блога сходно с названием некоторых научных журналов). Тесно связанная работа Фокарди была опубликована в 1998 году в рецензируемом научном журнале Il Nuovo Cimento A.

Это идея, основанная на решении уравнений Эйнштейна, предложенная мексиканским физиком-теоретиком Мигелем Алькубьерре, в которой космический аппарат может достичь сверхсветовой скорости.

Движение выше скорости света невозможно для объектов с действительной ненулевой массой в нормальном пространстве-времени. Однако вместо перемещения выше скорости света в пределах локальной системы координат космический корабль может двигаться, сжимая пространство перед собой и расширяя его позади, что позволяет ему фактически перемещаться с любой скоростью, в том числе быстрее света.

В 2012 году группа Eagleworks под руководством Гарольда Уайта, объявила о создании интерферометра Уайта — Джудэя, который, по их заявлениям, может обнаружить пространственные возмущения, создаваемые сильными электрическими полями. Эксперимент подробно описан в работе Гарольда Уайта Warp Field Mechanics 101.

Валерий Майсоценко, доктор технических наук, профессор, автор около 200 научно-технических работ и трех десятков актуальных прорывных патентов, нашел способ извлечения энергии из воздуха через природные экологически чистые процессы увлажнения воздуха, испарения и конденсации воды.

Термодинамический цикл Майсоценко основан на действии известных физических законов. Пространство, где образуется влажный охлажденный воздух, является областью пониженного давления. Теплый сухой воздух находится в зоне повышенного давления.

Воздух всегда движется от области высокого давления к низкому. До тех пор, пока слои воздуха различаются по температуре, влажности, давлению, существует направленный ветер. И дует тем сильнее, чем больше разница между исходными параметрами.

Спустя 30 лет его разработками пользуются по всему миру. Испарительно-конденсационный тепловой насос на основе воды сейчас способен вытеснить центральное отопление и компрессионную климатическую технику, а М-цикл в будущем может реализовать принципиально новую термодинамическую концепцию для двигателей и турбин.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector