Дополнения к Анализу

ДОПОЛНЕНИЯ  К  АНАЛИЗУ 
ЗАКОНА  СОХРАНЕНИЯ  ИМПУЛЬСА 
ДЛЯ  ЗАМКНУТОй  СИСТЕМЫ  ТЕЛ 

Общеизвестный закон сохранения импульса в прикладном смысле формулируется следующим образом. Покоящаяся система тел может приобрести скорость только в случаях : воздействия на нее внешней силы (импульса) ; отталкивания каким-либо образом самой системы от некоторой внешней опоры ; выбрасывания системой тел частей своей массы и отталкивания от них (обычная реактивная тяга). Нижеследующий текст дополнительно показывает наличие исключений из этого закона, точнее сказать, наличие продолжения перечня случаев разгона системы тел : когда система полностью изолирована от внешней среды и является замкнутой системой всё-таки возможны случаи ее ускорения. Подобные новые нетрадиционные случаи саморазгона замкнутой системы опровергают всеобщность закона сохранения импульса в целом для замкнутой системы тел.

1. Возможность создания тяги внутри замкнутой системы.

1. Общие положения.

В основе создания любого технического средства лежит заложенный в нем принцип действия. Например можно напомнить, что история реактивного движения началась много веков назад, когда в Китае начали изготавливать первые пороховые ракеты исходя из практики даже без теоретического обоснования принципа реактивной тяги, который тем не менее тем самым был открыт. Позднее стали показательными опыты с подвешенным над огнем чайником с повернутым вбок носиком. При кипении воды в чайнике струя пара, выходившая из носика, создавала реактивную тягу, приводившую к вращению чайника. Подобные примеры помогли последующему созданию классической теории реактивного движения. Но лишь в середине XX века реализация принципа реактивного движения на необходимом техническом уровне привела к постройке целого семейства практически применимых устройств для перемещения крупных объектов в пространстве с помощью реактивных двигателей.
Также и принцип создания внешне проявляющейся тяги у замкнутой системы на основе процессов внутри самой замкнутой системы - на начальном этапе нуждается в примерах и доказательствах его осуществимости. По мнению автора представленных материалов :
этот принцип реализуем с применением особых явлений газо и гидродинамики (в том числе : длительное нескомпенсированное внутреннее средодинамическое усилие в “бесконечном” резервуаре замкнутой системы – пункт п.1.2 ниже ; то же в небольшой замкнутой системе – см. Заявку на изобретение «Способ создания тяги внутри замкнутой системы» ; кратковременное нескомпенсированное внутреннее средодинамическое усилие на переходных режимах – специфический эффект квази-тягового усилия в пункте п.1.3 ниже) , в отличие от не достигающих поставленной цели других предложений из области газо и гидродинамики – например, заявки на изобретения [1,2,6,7] , см. список литературы ниже ;
этот принцип реализуем на базе особых физических явлений иной природы (в том числе : уникальные электро-магнитные силовые взаимодействия ; использование свойств электро-магнитного эфира – рано или поздно его материальность будет признана на основе уже имеющихся и вновь полученных доказательств его существования в опровержение Специальной и Общей теории относительности) , в отличие от не достигающих поставленной цели таких технических предложений как [3,4,5] и соответствующих физических явлений .
Более развернутый обзор литературы выходит за рамки настоящего исследования.

1. Устройство-прототип с выхлопом воздуха в воду на установившемся режиме (к устройству согласно Описанию изобретения «Способ создания тяги внутри замкнутой системы»).

В устройстве-прототипе воздух под повышенным давлением поступает в продольное сопло в глубине воды в поле тяготения и бурлящим выхлопом выходит из воды перпендикулярно. При этом сопло развивает номинальную реактивную тягу То. Для данного пункта в общем-то не важен тип тягового усилия То, лишь бы оно было средодинамическим в текучей среде, равномерно распределенной по замкнутому объему. В качестве примера остановимся на реактивной тяге То=100 Гс сопла в воде при нагнетании воздуха в сопло с помощью компрессора бытового пылесоса. Данные условия имели место в авторском эксперименте на крутильных весах, рассмотренных в Описании изобретения. На коромысло весов было помещено устройство с компрессором и немалым резервуаром воды глубиной 20 см и площадью 50х50 см2 общей массой более 50 кГ. Резервуар был накрыт герметичным сводом, под которым находился компрессор. От камеры повышенного давления компрессора шла тонкая трубка, конечный участок которой – сопло было ниже уровня воды на несколько сантиметров и находилось почти в центре площади резервуара. Устройство-прототип испытывалось на установившемся режиме работы компрессора при постоянной циркуляции воздуха внутри герметичного свода над резервуаром с водой.
После включения компрессора на установившемся режиме коромысло крутильных весов выставлялось на начальное положение и аккуратно высвобождалось с целью наблюдения за последующим поведением устройства-прототипа. В опытах было замечено непрерывное смещение устройства в направлении тяги сопла То ,правда, с очень маленькой скоростью. Неидеальные условия эксперимента разрешают лишь предполагать, что существовала постоянная внутренняя нескомпенсированная тяга порядка всего нескольких долей одной Гс. Но не вызывает сомнений, что в устройстве-прототипе тяга сопла полностью (или практически полностью) уравновешивается продольным усилием от потоков воды в резервуаре, создаваемых струей воздуха из сопла. Причины этого представлены в Описании изобретения.
Даже при реальности ничтожной нескомпенсированной тяги в устройстве-прототипе, о серьезном её применении в технике трудно говорить. Ведь она на порядки меньше номинальной тяги То=100 Гс и особенно в сравнении с весом самого устройства около 50000 Гс. Смирившись с низкой эффективностью и с относительной громоздкостью устройства-прототипа, важно прийти к другим (принципиально важным для Теории) выводам.
Воспользуемся приемом мысленного эксперимента. Пусть есть возможность в аналогичном устройстве еще больше увеличить резервуар с водой до размеров, например : 10 км х 10 км х 10 км. Поместим опять в центр поверхности воды воздушный компрессор с утопленным продольным соплом. Включим компрессор и дождемся установившегося режима работы. Из общих соображений можно заключить, что из-за образования в воде замкнутых водяных вихрей в ограниченной области измененных давлений воды и из-за диссипации энергии в не идеальной жидкости - до стенок такого большого резервуара не дойдут ни малейшие возмущения от выхлопа воздуха. Т.е. номинальная тяга сопла (в нашем случае составляющаяся То=100 Гс) останется нескомпенсированной на все 100%. Это можно считать примером создания непрерывной тяги внутри замкнутой системы. Несмотря на желаемый результат подобное “глобальное” устройство с практической точки зрения явно не «доведено до ума».
Уменьшение размеров резервуара с водой будет сопровождаться уменьшением величины нескомпенсированной тяги. В пределе малости, для устройства-прототипа с водой на 50 кГ и меньше, как уже было описано, эта величина становится фактически нулевой. В целом же, принципиально важно, что нескомпенсированная тяга может составлять от номинальной активной тяги по обстоятельствам любую долю : от 0% до 100%. И даже несколько процентов нескомпенсированной тяги от номинала являются полезным техническим результатом для работоспособного нетрадиционного безопорного движителя.
В рассмотренном “глобальном” устройстве-прототипе отсутствие противосилы у номинальной тяги сопла (и превращение всей последней в нескомпенсированную тягу для замкнутой системы) достигается экстенсивным путем за счет масштабного фактора. Конструктивно приемлемые предложения вариантов способа создания тяги внутри замкнутой системы и дальнейшие усовершенствования конкретных устройств должны идти интенсивным путем, т.е. в нашем случае должны обеспечивать почти нулевую компенсацию номинальной тяги сопла при минимальных размерах резервуара со вспомогательной жидкостью. Первым шагом в этом направлении, по мнению автора, является заявленное изобретение.

1. Специфический эффект на переходных режимах

(квази-тяговое усилие).

Полное изложение методики экспериментов и теории специфического эффекта содержится в основном тексте Описания изобретения «Способ создания тяги внутри замкнутой системы» и в основном тексте Анализа закона сохранения импульса на примере замкнутой системы тел с распределенными массами, см. рис.1(б), при включении или выключении вращения гребного винта в воде. Данный эффект может считаться продолжением к списку уже известных принципов движения.
При соответствующей технической доработке устройство на рис.1(б), например, может быть установлено на колесное шасси. Пусть такая тележка и всё в ней неподвижны. После включения вращения винта на номинальные обороты - тележка начнет движение, продолжительность которого зависит от длительности установившегося режима (и от величины внешних сил трения и сопротивления, если их не удалось свести к нулю). В Описании изобретения доказано, что к такому движению не имеют отношения физические механизмы аналогичные [3] . Итак здесь важно, что разгон тележки происходит не за счет передачи крутящего момента на колеса шасси (и отталкивания от дороги) и не за счет обычной реактивной тяги с выбросом масс наружу, а за счет процессов, происходящих в замкнутом объеме устройства (хотя пока лишь на переходном режиме при выходе на установившийся режим работы двигателя гребного винта внутри устройства). Другой пример – такой же разгон первородного устройства на рис.1(б) в открытом космическом пространстве. Т.к. сила сопротивления вакуума равна нулю, то устройство будет двигаться с постоянной скоростью в течение длительности установившегося режима. До момента выключения гребного винта и вызванной этим остановки самого устройства, оно покроет по прямой любое заданное расстояние.
Таким образом, даже в подобном применении замкнутая система тел с распределенными массами как движитель может быть использована для перемещения присоединенных объектов в пространстве. Здесь появляется нескомпенсированная тяга, но только не долговременная (как в заявленном «Способе создания тяги внутри замкнутой системы»), а импульсная лишь во время переходного режима. Такое квази-тяговое средодинамическое усилие эквивалентно краткому действию внешней силы по последствиям для замкнутой системы тел, когда происходит приращение скорости общего центра масс. Этот же термин (квази-тяговое усилие) можно встретить в книге [9]. Но в ней рассматривается пример, представляющий собой чуть видоизмененную хрестоматийную задачу механики с взаимным смещением сконцентрированных масс в замкнутой системе двух тел. Приводящее к подобному смещению взаимное усилие в книге [9] правильнее было бы назвать : псевдо-тяговое (обманчивое кажущееся тяговым) усилие, потому что оно абсолютно не меняет скорость общего центра масс замкнутой системы, подчиняющейся закону сохранения импульса. Напомним решение данной задачи.

1. Псевдо-тяговое усилие.

Схема замкнутой системы в книге [9] по сути повторяет условия на рис.1(а). Изобразим эти условия задачи более полно с помощью рис.3.

Рис.3. Замкнутая система двух тел со сконцентрированными массами.

Пусть имеется покоящаяся оболочка длиной L и массой Мобол=М . Центр массы оболочки имеет координату Собол=L/2 , см. рис.3(н) начального состояния. В координате х=L находится твердое рабочее тело в виде диска массой Мд=М , так что Сд=L. Между диском и правой стенкой оболочки находится сжатая пружина, зафиксированная стопором. Внутри оболочки – вакуум, и снаружи то же. Оболочка с пружиной и диск образуют покоящуюся замкнутую систему. Ее общий центр масс определяется по формуле :
           Cобол Мобол + Cд Мд            0,5 L М + L М
Cо = ------------------------------------ = -------------------------- = 3 L/4 ,
                     Мобол + Мд                            2 М
см. рис.3(н).
В некоторый момент времени позволим пружине разжаться. При этом оболочка будет двигаться вправо, а диск - влево. Их механические импульсы (их количества движения) будут равны между собой :
Мобол Vобол = Мд Vд .
С учетом равенства масс Мобол=Мд=М , будут равны и модули V скоростей тел.
Через период времени (0,5 L / V) оболочка и диск пройдут каждый в свою сторону одинаковое расстояние L/2 и остановят друг друга равными импульсами. Будем считать удар абсолютно неупругим. Найдем координату общего центра масс замкнутой системы в конечном состоянии на рис.3(к) :
           Cобол Мобол + Cд Мд            L М + 0,5 L М
Cо = ------------------------------------ = -------------------------- = 3 L/4 ,
                     Мобол + Мд                            2 М
т.е. числовое значение конечной координаты совпадает с числовым значением начальной координаты.
Таким образом, несмотря на видимое перемещение оболочки (к которому приковано внимание в книге [9] ) – общий центр масс всей замкнутой системы остался неизменным и неподвижным для конечного состояния, таков он и во всех промежуточных состояниях при движении тел. Также важно, что по окончании полного цикла прекратилось однонаправленное движение и рабочего тела (диска), и оболочки. При абсолютно упругом ударе диска в левую стенку оболочки - происходили бы возвратно-поступательные движения диска и оболочки, но общий центр масс замкнутой системы в любой момент времени имел бы всё ту же координату Cо=3L/4.
Текущий пункт п.2 закончим обобщением задачи с оболочкой и диском, см. рис.3. В случае Мд<<Мобол перемещение оболочки будет близко к нулю. В самом наглядном случае Мд>>Мобол перемещение оболочки будет максимальным и равным L длине самой оболочки. Неподвижность общего центра масс данной замкнутой системы роднит всевозможные случаи друг с другом.
Рассмотренное перемещение оболочки не имеет никакого отношения к двигательным агрегатам и объясняется элементарной физикой. В отличие от истинного кратковременного квази-тягового усилия (по открытому специфическому эффекту, а не по книге [9] ). Покоящаяся замкнутая система типа рис.1(б) при включении двигателя приходит в движение и в процессе установившегося режима двигателя может пройти во сколько угодно раз большее расстояние, чем собственный её продольный размер L , что по схеме рис.3 совершенно невозможно. Превосходство квази-тягового усилия как настоящего движителя над псевдо-тяговым усилием несомненно, даже если за некоторое время перемещение устройства на рис.1(б) будет немногим меньше размера L . Потому что и в этом случае настолько перемещается именно общий центр масс замкнутой системы, тогда как по схеме рис.3 последний абсолютно не может быть сдвинут с места.
В свою очередь квази-тяговое усилие меркнет по сравнению с фантастическими возможностями нового движителя на основе такого принципа движения, который связан со Способом создания непрерывной тяги внутри замкнутой системы.

Список литературы.

1. Патент Франции № 2177153, кл. F 03 H 5/00, публ. 02.11.1973 г.
2. Заявка ФРГ № 4413479, кл. F 03 H 5/00, B 64 G 1/40, публ. 01.12.1994 г.
3. Патент США № 2886976, сер. 597805, кл. USA 74-112, публ. 1959 г.
4. Заявка ФРГ № 4010758, кл. F 03 H 5/00, B 64 G 1/40, публ. 10.10.1991 г.
5. Патент Российской Федерации № 2023203, кл. F 03 G 7/00, публ. 15.11.1994 г.
6. Патент Англии № 2130541, кл. B 64 G 1/40, публ. 06.06.1984 г.
7. Патент Франции № 2591283, кл. F 03 H 5/00, публ. 12.06.1987 г.
8. Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. -
Ленинград: Машиностроение, 1974 г., 480 с.
9. Бурдаков В.П. Физические проблемы космической тяговой энергетики. -
Москва: Атомиздат, 1969 г., стр. 24,25.