Казахстанский инновационный журнал "ЕСТЬ ИДЕЯ!" 2010, N3
Изменение скорости центра масс четырехмерного гироскопа, используя второй способ (без внешнего воздействия), можно осуществить на практике, если смонтировать на теле М устройство (мотор-тормоз), которое будет менять угловую скорость вращения грузов в нужном секторе углов.
Управляя с помощью мотор-тормоза силами инерции внутри четырехмерного гироскопа, мы получим
движение его центра масс.
В России подобное устройство было сконструировано инженером В.Н. Толчиным.
Рис.1. Инерциоид Толчина.
Рис.2. График не скомпенсированной силы инерции, действующей на центр масс четырехмерного гироскопа.
Рис.3. Демонстрация результата работы мотор-тормоза.
Не скомпенсированная сила инерции Fс, созданная
мотор-тормозом, действует на центр масс инерциоида.
Расчеты показывают, что не скомпенсированная сила инерции наиболее эффективно действует на центр
масс инерциоида вблизи углов вращения 0° и 180°.
Обычно движение инерциоида начинается из состояния покоя его центра масс и с углов вращения грузов в секторе 180° - 330°. Когда
вращающиеся грузы подходят к углу вращения 330° мотор-тормоз начинает ускорять вращение грузов
(см. рис 49). Ускорение вращения идет в секторе углов 330° - 360°. В это время, длящееся для реальной
модели, изображенной на рис. 1, всего 1/16 сек.,
тормозная колодка с пружиной действует на ось вращения грузов, нажимая на тормозной кулачек,
жестко укрепленный на оси (см. Рис.3). В секторе углов 330° - 360° вращательная сила инерции F2
= - 2mrw2cosф - 2mrw'sinф превосходит
поступательную силу инерции F1
= (М + 2m)х'' и центр масс начинает двигаться под
действием не скомпенсированной силы инерции Fс.
Далее, в секторе углов 0° - 150° работа мотор-тормоза прекращается, и силы инерции оказываются уравновешенными. В это время, длящееся примерно 0,2 сек., центр масс инерциоида движется с постоянной скоростью порядка 10 см/сек.
Когда угол поворота составит 150°, тормозной кулачек набегает на тормозную колодку. В результате происходит процесс
торможения вращения грузов в секторе углов 150° - 180°, что приводит к нарушению баланса сил инерции и появлению не скомпенсированной силы инерции Fс.
Эта сила уменьшает скорость движения центра от 10 см/сек. до нуля. Начиная с угла 180°, мотор-тормоз перестает работать, поэтому при вращении грузов в секторе углов 180° - 330° силы инерции, действующие на центр масс, уравновешены, и центр масс остается в состоянии покоя.
Рис.4. Экспериментальный график движения центра масс инерциоида Толчина.
Начиная с угла 330°, мотор-тормоз вновь ускоряет вращение грузов и весь цикл повторяется. На последнем рисунке представлен типичный график движения центра масс инерциоида Толчина под действием работы мотор-тормоза. Из графика видно, что скорость центра масс меняется во время работы мотор-тормоза и остается постоянной (в среднем), когда грузы вращаются свободно. Этот факт не удается объяснить действием сил трения между колесами и подстилающей поверхностью, поскольку силы трения пассивны и их направление действия совпадает с одинаковым направлением движения колес и центра масс аппарата. Эксперименты показали, что на участке 2 есть область, где центр масс движется вперед, а колеса и корпус инерциоида движутся назад. Это доказывает непричастность сил трения к движению центра масс инерциоида.
Казахстанский инновационный журнал "ЕСТЬ ИДЕЯ!" 2010, N3
|
|
 |
