|
|
В.А. Шашлов
Использование закона сложения антипараллельных вращений позволяет создать новый класс летательных аппаратов, реализующих безопорное движение.
Цель работы
Данная работа продолжает исследование возможности реализации безопорного движения на основе эффекта «пара вращений», которое было начато в работах [1,2].
Содержание работы
Работа содержит 3 раздела, в которых рассмотрены следующие вопросы:
1. суть эффекта «пара вращений»,
2. конструкция летательного аппарата на эффекте «пара вращений»,
3. эффект «пара спинов» и его роль в явлениях микро и макромира.
I. Эффект «пара вращений»
Суть эффекта «пара вращений» заключается в том, что сложение 2-х одинаковых по абсолютной величине и противоположно направленных вращений (которые и составляют «пару вращений»), приложенных к одному телу, имеет своим следствием мгновенное поступательное движение тела со скоростью, которая лежит в плоскости, перпендикулярной осям данных вращений. Величина скорости (v) равна векторному произведению угловой скорости одного из вращений (ω) на вектор (АВ), определяемый точками А и В, через которые проходят оси вращения: v = [ω (АВ)] = [-ω (ВА)].
Примечание. Направление вектора скорости легко определить, представив на поверхности воды 2 воронки, одна из которых (левая) вращается по часовой стрелке, а другая (правая) – против часовой стрелки. В этом случае, вектор скорости направлен на наблюдателя. Если поменять вращение воронок (левая – против часовой стрелки, а правая – по часовой стрелке), то скорость будет направлена от наблюдателя. В обоих случаях вектор скорости совпадает с направлением линий тока воды в обеих воронках, когда эти линии пересекают отрезок АВ (наглядно направление действия пары вращений показывает движение соломинки, брошенной между воронками).
Вывод о том, что пара вращений приводит к поступательному движению, приведен во всех учебниках по теоретической механике, однако только небольшое число учебников «предупреждают», что поступательное движение, которое должно быть следствием эффекта «пара вращений», физически не реализуется. Причина состоит в том, что в действительности, результатом действия «пары вращений» является не поступательное движение, а вращение вокруг бесконечно удаленной точки.
Примечание 1. Чтобы такое вращение началось, необходим бесконечно большой интервал времени (бесконечно длинный рычаг невозможно повернуть за конечное время).
Примечание 2. Задача данной работы в том и заключается, чтобы указать способ, посредством которого можно преодолеть эту трудность, и реализовать эффект, близкий к эффекту «пара вращений», в течении конечного отрезка времени.
Эффект «пара вращений» появляется как предельный случай закона сложения антипараллельных вращений. В учебниках по теоретической механике показано, что результатом сложения вращений, имеющих угловые скорости +ω1 и -ω2, с центрами в точках А и В, вокруг осей, которые перпендикулярны отрезку АВ, является вращение с угловой скоростью Δω ~ (ω1 - ω2). Ось результирующего вращения перпендикулярна отрезку АВ и проходит через точку, лежащую на продолжении отрезка АВ, которая внешним образом делит этот отрезок обратно пропорционально угловым скоростям [3].
Когда абсолютная величина одной из угловых скоростей (ω1) значительно превышает другую (ω2), то «тормозящее» влияние второго вращения незначительно, и результирующее вращение совершается с угловой скоростью, практически равной скорости первого вращения, причем ось вращения оказывается очень близко от оси первого вращения (от точки А с внешней стороны отрезка АВ).
Если же угловая скорость второго вращения приближается к угловой скорости первого вращения, то результирующая угловая скорость Δω ~ (ω1 - ω2) оказывается много меньше исходных угловых скоростей: Δω << (ω1 - ω2). Вместе с тем, результирующая ось вращения удаляется все дальше от точки А, устремляясь к бесконечности.
Примечание. Когда достигается равенство ω1 = ω2, ось вращения оказывается «на бесконечности» – это и будет представлять собой эффект «пара вращений».
В этом предельном случае расстояние от точки О, через которую проходит результирующая ось вращения, до точки А (т.е. радиус окружности R, по которой происходит результирующее вращение) задается формулой R ~ ОА ~ (ω/Δω)*(ОВ - ОА) ~ (ω/Δω)*d, здесь ω ~ ω1,ω2, d = (ОВ – ОА) – расстояние между исходными осями вращения. Вывод данной формулы приведен в [1].
Примечание. Качественно данная формула совершенно понятна: результирующая ось вращения удаляется от отрезка АВ прямо пропорционально длине отрезка и обратно пропорционально относительной величине разности угловых скоростей 1/(Δω/ω).
Соответственно, линейная скорость, с которой тело будет двигаться по окружности радиуса R с угловой скоростью Δω, будет иметь величину v ~ Δω*R ~ ω*d.
Как и следовало ожидать, данная величина полностью совпадает с величиной скорости, порождаемой эффектом «пара вращений», однако теперь – это реальная скорость движения по окружности радиуса R, и это движение может быть использовано для перемещения тела в пространстве.
Для d ~ 10 м, ω ~ 102 рад/сек получаем v ~ 103 м/сек: вполне приличную скорость, равную 3 Маха. Задача заключается в том, чтобы создать конструкцию, в которой будет оптимальным реализовываться описанный эффект: некоторые из возможных путей решения данной задачи рассмотрены в следующем разделе.
II. Конструкция летательного аппарата
Ключевым элементом конструкции летательного аппарата нового типа являются два массивных маховика, насаженные на две параллельные оси, которые разнесены на возможно большее расстояние друг от друга, т.е. расположены на диаметрально противоположных концах конструкции. В состав аппарата входит мощный двигатель, который приводит маховики во вращение в противоположных направлениях.
Оценим энергию, которая требуется, чтобы реализовать эффект «пара вращений» для легкого (прогулочного) аппарата массой m ~ 1 тонна.
Примечание. Примерно 250 кг приходится на конструктивные элементы, еще 250 кг – масса 2-х маховиков, двигатель, горючее и оборудование весят 250 кг, вес пилота вместе с полезной нагрузкой также составляют 250 кг.
Расчет будем вести для летательного аппарата, имеющего форму диска. Диаметр диска примем равным d ~ 3 метра. Энергия, которая требуется, чтобы привести такой диск во вращение вокруг оси, проходящей через край диска перпендикулярно его плоскости, имеет величину Е ~ (1/2)*I*ω2, здесь ω – требуемое значение угловой скорости, которую положим равной ~ 102 рад/сек, I – момент инерции диска относительно данной оси.
Величину момента инерции получим, используя теорему Штейнера: это сумма момента инерции относительно оси, проходящей через центр диска, и момента инерции материальной точки массой m, находящейся от искомой оси на расстоянии, равном радиусу диска (r ~ d/2): I ~ (1/2)mr2 + mr2 ~ (3/2)mr2.
Подставляя в формулу Е ~ (3/4)*mr2*ω2 указанные величины m ~ 103 кг, r ~ 1,5 м, ω ~ 102 рад/сек, получаем Е ~ 1,7*107 дж. Поскольку аппарат нужно приводить во вращение сразу относительно 2-х осей, эту величину нужно удвоить, т.е. искомая энергия 2Е ~ 3,4*107 дж ~ 10 квт*час (это соответствует сжиганию 4-х литров бензина).
Теперь выясним функцию маховиков: они необходимы, чтобы запасти требуемое количество вращательной энергии, после чего передать эту энергию летательному аппарату, придав ему заданные значения угловых скоростей. Для этого маховики раскручиваются до угловой скорости, которая в (20-30) раз больше указанной величины, т.е. до величины ω ~ (2-3)*103 рад/сек. После этого моменты количества движения маховиков передаются всему аппарату, в результате чего аппарат будет участвовать в 2-х противоположных вращениях с угловой скоростью, которая в (20-30) раз меньше, т.е. угловая скорость этих вращений будет иметь установленную величину ω ~ 102 рад/сек.
Данный вывод следует из закона сохранения момента количества движения J = I*ω и того, что момент инерции всей конструкции относительно выбранных осей в (20-30) раз больше момента инерции каждого из маховиков.
Примечание. Коэффициент *8 возникает за счет того, что масса аппарата в 8 раз больше массы одного маховика, и еще один коэффициент *(1,5 – 2)2 возникает за счет того, что радиус маховика в (1,5 – 2) раза меньше радиуса диска: произведение этих 2-х коэффициентов дает величину (20 – 30).
Если оба маховика в течение относительно короткого отрезка времени (чтобы не возникало сильных перегрузок) будут «застопорены», то моменты количества движения маховиков будут переданы летательному аппарату, и аппарат начнет движение с линейной скоростью v ~ ω*d ~ 103 м/сек по окружности радиуса R ~ (ω/Δω)*d ~ v/Δω. Если Δω будет иметь величину ~ 10-1 рад/сек, радиус составит R ~ 10 км.
Траекторию движения можно спрямить, если изменять знак разности Δω: при таком изменении, центр окружности, по которой будет осуществляться движение, будет оказываться то слева, то справа от направления движения. Данные изменения целесообразно сделать регулярными, т.е. производить с определенной частотой. Оптимальное значение частоты ν ~ (1/2π)ω ~ 16 гц.
Примечание. Требуемые изменения Δω можно осуществлять без изменения частоты двигателя: можно изменять расположение масс внутри аппарата, следствием чего будет являться изменение момента инерции относительно рабочих осей, что будет приводить к изменению угловых скоростей.
Еще один возможный способ регулирования траектории движения заключается в том, чтобы изменять ориентацию в пространстве отрезка АВ, поскольку в каждый момент времени создаваемое парой вращений движение перпендикулярно этому отрезку.
Все перечисленные возможности, с учетом гироскопических эффектов, позволят реализовать любую пространственную траекторию.
Оценим требуемую величину мощности двигателя для того, чтобы данный аппарат мог совершать движение в атмосфере.
Расчет мощности будем вести по формуле N ~ F*v*cos(φ), здесь F – сумма всех сил, которые действуют на летательный аппарат, v – скорость аппарата, φ – угол между векторами. Ограничимся только силой тяжести F ~ mg, g ~ 9,8 м/сек2 – ускорение свободного падения, а скорость направлена вертикально вверх. В этом случае требуемая мощность имеет величину N ~ (103 кг)*( 9,8 м/сек2)*(103 м/сек) ~ 107 вт.
Современные наиболее мощные двигатели, установленные на гоночных машинах и танках, имеют на порядок меньшую мощность (1000 квт). Это означает, что описанный аппарат не сможет подняться в воздух. Чтобы это стало возможным, имеется 2 пути:
1. создать двигатель на порядок более мощный, чем существующие,
2. уменьшить скорость подъема с 1000 м/сек до 100 м/сек: для этого достаточно уменьшить величину угловых скоростей аппарата до ω ~ 10 рад/сек.
Первый путь, вероятно, станет возможным только после освоения холодного ядерного синтеза (один из возможных механизмов холодного ядерного синтеза описан автором в работах [4]).
Второй путь может быть реализован на основе уже имеющихся двигателей. Время подъема до орбиты высотой 200 км составит порядка 2000 сек, т.е. примерно полчаса: мощности современных гоночных машин достаточно для выхода в космос.
В отличие от воздушного океана, в обычном океане требуемая для реализации описанного принципа движения мощность двигателя будет определяться силой сопротивления водной среды, которая значительно меньше силы тяжести: описанный аппарат может быть использован в качестве подводной лодки или торпеды.
Одной из наиболее сложных проблем при создании нового класса летательных аппаратов будет являться обеспечение жесткости конструкции. Конструкция должна выдерживать сдвиговые напряжения, создающиеся между половинками аппарата вследствие того, что они будут подвержены действию 2-х противоположных моментов сил, которые будут стремиться разорвать аппарат по его средней части. Использование современных материалов позволяет решить данную проблему (по крайней мере, для угловых скоростей ω ~ 10 рад/сек).
III. Эффект «пара спинов» и его роль в строении Мироздания
Встает естественный вопрос: «Имеет ли эффект «пара вращений» квантовый аналог?». Существующая версия квантовой механики не рассматривает данный вопрос, между тем, как противоположно направленные и одинаковые спины встречаются в микромире «сплошь и рядом»: один из наиболее знаменитых принципов квантовой механики – принцип Паули – прямо указывает на то, что все фермионы должны собираться таким образом, чтобы их спины были противоположны друг другу.
Если противоположно направленные спины расположены вдоль одной прямой, то – в полном соответствие с принципом Паули – эти спины будут компенсировать друг друга. Однако этот частный случай реализуется чрезвычайно редко: в абсолютном большинстве случаев между спинами имеется плечо, что делает неизбежным возникновение эффекта «пара спинов». Каковы проявления эффекта «пара спинов» в физическом мире?
Этот вопрос рассматривался во всех работах автора, опубликованных в «Академии Тринитаризма» за последние 9 месяцев [4]. Можно указать 3 главных проявления.
1. Эффект «пара спинов» реализуется для одноименных кварков в нуклонах, где он участвует в создании магнитного момента.
За счет эффекта «пара спинов», вращение нуклона, которое создается спиновым моментом непарного кварка, имеет более сложный характер, чем движение по окружности. Фактически, возникает дополнительное вращение, которое вносит вклад в создание магнитного момента нуклона: только с учетом этого вклада магнитный момент, создаваемый вращением одноименных кварков вокруг непарного кварка, достигает численного значения аномальных магнитных моментов нуклонов.
Примечание. Вычисление аномальных магнитных моментов нуклонов является одним из «темных пятен» современной физики: за последние 35 лет не предложено ни одной сколько-нибудь обоснованной физической модели для их вычисления. Именно вычисление аномальных магнитных моментов нуклонов явилось той задачей, решение которой показало автору важность эффекта «пара спинов» и заставило пристальней приглядеться к его классическому аналогу: эффекту «пара вращений» и применить этот эффект для реализации безопорного движения.
2. Эффект «пара спинов» обуславливает существование фликкер-шума.
В настоящее время остается неясным, откуда берется энергия, за счет которой формируется энергия низкочастотных колебаний, составляющих спектр вида 1/f. Согласно предлагаемой точке зрения, эти колебания представляют собой колебания разностной частоты, образующиеся в результате наложения максимально близких по частоте вращений, которые порождаются спинами чрезвычайно большого числа «пар спинов», которые имеются в каждом материальном теле. Соответственно, энергия 1/f-шума возникает в результате преобразования энергии спинового вращения.
Примечание. В проективной концепции Мироздания спиновое вращение обусловлено кручением вещественных проективных прямых. Кручение – это неотъемлемое свойство проективных прямых, которые, в свою очередь, являются неотъемлемыми элементами проективного пространства, являющегося математическим образом Субстанции. Таким образом, энергия фликкер-шума берется из неисчерпаемой энергии Субстанции, из которой произошли и все остальные виды энергии, включая сами частицы материи.
3. Эффект «пара спинов» способен выполнять функцию накачки для реализации акустического (гиперзвукового) лазерного эффекта в тонких пленках субмикронной толщины, в результате чего в этих пленках генерируются когерентные колебания Тгц-диапазона. Данный эффект реализуется в цилиндрических слоях, образованных липидными молекулами и молекулами воды в миелиновых оболочках нейронов, что имеет определяющее значение для рождения сознания.
Примечание. Когерентные гиперзвуковые колебания, генерируемые в миелиновых оболочках благодаря эффекту «пара спинов», формируют кольцевые кубиты, наличие которых позволяет мозгу работать в режиме квантового компьютера. Таким образом, работа сознания осуществляется при непосредственном участии Субстанции.
Заключение
В данной работе предлагается использовать в практических целях «забытый» закон классической механики, установленный еще пару столетий назад: закон сложения антипараллельных вращений, частным случаем которого является эффект «пара вращений». Если к диаметрально противоположным концам тела приложить два противоположно направленных момента количества движения, которые будут придавать телу близкие по абсолютной величине угловые скорости, то тело будет совершать вращение по окружности большого радиуса, и это вращение можно использовать для перемещения тела в пространстве.
Предлагается создать летательный аппарат, движущийся со скоростью порядка 3-х Махов, который будет использовать эффект «пара вращений». Представленные в работе соображения (если они не содержат фундаментальных ошибок) являются достаточным основанием, чтобы перейти к изготовлению макета летательного аппарата, работающего на использовании эффекта «пара вращений», и патентованию данного аппарата.
Средства для финансирования данного этапа работы по созданию нового класса летательных аппаратов, автор предполагает собрать на банковских реквизитах:
Получатель: Шашлов Владимир Александрович
Счет получателя: 40817810542190248355
Банк получателя: ВОЛГО-ВЯТСКИЙ БАНК ПАО СБЕРБАНК г. НИЖНИЙ НОВГОРОД
ИНН Банка получателя: 7707083893
БИК Банка получателя: 042202603
Корреспондентский счет: 30101810900000000603
Небольшие суммы, перечисление которых ни в коей мере не скажется на финансовом состоянии отправителя, будут рассматриваться как пожертвования. Вместе с тем, физические лица и организации, которые выразят желание инвестировать в проект серьезные средства, могут заключить с автором договор на владение определенной долей патента. Поскольку патент будет «закрывать» целый класс летательных аппаратов, стоимость патента должна быть достаточно высокой, чтобы сделать данные инвестиции чрезвычайно доходными.
Выводы
1. Классический эффект «пара вращений» может быть использован для создания безопорных летательных аппаратов со скоростями в несколько Махов.
2. Квантовый аналог эффекта «пара вращений» («пара спинов») играет чрезвычайно важную роль в устройстве Мироздания.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.А. Шашлов, Принцип безопорного движения и природа фликкер-шума» // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26057, 29.01.2020
2. В.А. Шашлов, Новый класс летательных аппаратов» // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 26102, 13.02.2020
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики т.I Механика М. 1979 г., с. 240
4. В.А. Шашлов, «Академия Тринитаризма», Личная страница
В.А. Шашлов, Новый класс летательных аппаратов (II) // «Академия Тринитаризма», М.,
 |