Для того чтобы начать обсуждать принцип работы известного колеса Орфериуса, необходимо понимать такие понятия, как: передача упругого импульса и процессы ударного взаимодействия, природу гравитации, центростремительные и центробежные силы, силы Архимеда. Иметь представление о неравновесном состоянии механической и динамической систем.

Иоганн Бесслер – изобретатель родом из Германии 1660 года рождения. Будучи ещё молодым, он получил отличные навыки в изготовлении часовых механизмов и был признан гением механики. Дата создания первого изобретения не известна, но мир увидел настоящее «самодвижущееся колесо» в 1712 году в городе Гера. Это было тонкое колесо в диаметре 3 фута (≈92 см) и толщиной 4 дюйма (≈10 см). Вращалось колесо с постоянной скоростью примерно 60 об/мин. на горизонтальной оси и даже поднимало вес в несколько фунтов. Эта первая известная выставка принесла Бесслеру много неприятностей и врагов, а не прибыль и репутацию. Виной того служила скрытая внутренняя конструкция устройства. Люди, не видя механизм, считали, что их обманывают и колесо крутиться не само. Некоторые предполагали, что вращение колеса происходит за счёт скрытой верёвки, другие думали, что внутри бегают животные или существует какая-то невидимая глазу пружина.

Но уже через год Бесслер преподносит на суд зрителей новое, ещё большее колесо – диаметром 5 футов (≈153 см) и 6 дюймов толщиной (≈15 см). Скорость составляла 50 об/мин., а поднимаемый вес увеличился до 40 фунтов (≈18 кг).

В 1715 году было сконструировано третье колесо, больше предыдущего. Новая машина имела диаметр 6 футов (≈183 см) и толщину 12 дюймов (≈31 см). Модель ускорялась до 42 об/мин. Но Бесслер также предпочёл скрыть внутренний механизм.

Самодвижущиеся колёса не давали покоя скептикам, которых становилось всё больше. Иоганн Бесслер, постоянно подвергающийся нападкам и критике со стороны врагов и прессы, был вынужден созвать комитет из профессоров и уважаемых граждан. 11 человек должны были проверить изобретение на наличие мошенничества. В декабре того же года был подписан сертификат, который подтверждал, что колесо являлось настоящим вечным двигателем, вращающимся в любом направлении, поднимающим 70 фунтов (≈32 кг) на высоту более 8-ми метров и требующего малого усилия для старта, но большого для его остановки.

По неизвестным причинам в конце того же года Бесслер меняет себе имя на Орфериус, объясняя это тем, что имя это появлялось во время выстраивания букв алфавита по кругу. Буквам старого имени b,e,s,s,l,e,r диаметрально противоположными являлись o,r,f,f,y,r,e. Возможно, это было символическим изображением работы его «самодвижущегося колеса» или имело теологическое значение.

В начале 1716 года было построено последнее, самое внушительное колесо на территории замка принца Карла в небольшой комнате, имеющей стены толщиной примерно 4 фута (≈122 см) и только одну входную дверь. Всё эти обстоятельства облегчали строгие условия тестирования изобретения и его охрану. Колесо выглядело, как огромный барабан диаметром 12 футов (≈366 см) и толщиной 12 дюймов (≈31 см). Изготовлено колесо было из лёгкого дерева и весило около 200 футов (≈91 кг). Торец барабана во избежание показа механизма закрывался тканью. Колесо располагалось на двух деревянных столбах в центре помещения, на достаточном расстоянии от всех стен. Поддерживала колесо, опирающаяся в столбы однодюймовая железная горизонтальная ось. На концах, которой были установлены маятники. Орфериус пояснил, что их цель сделать вращение колеса плавным, и ограничить скорость его движения. Сделав 2-3 оборота барабан начинал вращаться со скоростью 26 об/мин. Во время каждого оборота было слышно, как внутри колеса падали восемь грузов и стукались о его корпус на той стороне колеса, в направлении которой оно вращалось. Изобретение проверяли в работе 2 дня, перемещая при этом в разные места комнаты. После было решено оставить его в работе на 14 дней в опечатанной комнате и приставленной к ней охраной. По истечению срока проверяющая комиссия обнаружила, что колесо продолжает вращаться с той же постоянной скоростью. Машину остановили, проверили и опять запустили. Через 40 дней колесо находилось в том же рабочем состоянии и вращалось те же 26 об/мин. Спустя день после окончания проверки Орфериус разобрал колесо.

Некоторые из участников комиссии, после завершения тестирования, писали письма, в которых описывали колесо, как элементарное и выдающееся изобретение. И приводили описания внешних частей конструкции, так как внутренности так не были увидены. Описывали, как к оси присоединяли Архимедов винт, для того чтобы поднять воду и что скорость колеса сокращалась до 20 об/мин. Остановить движение барабана было возможно при помощи двух рук. А если были попытки остановить колесо мгновенно, то оно поднимало человека над землёй.

Многие хотели купить секрет изобретения, но единственным человеком, кроме самого Орфериуса, кто видел изнутри загадочную конструкцию, был принц Карл. В записях он отмечал, что механизм очень прост и любой плотник может изготовить такой же. Секрет принципа работы механизма состоял в том, что грузы на одной стороне колеса находились дальше от оси, чем грузы на другой и упирались в небольшие выступы, мешающие возвращаться им в изначальное положение после прохождения верхней точки. Устройство внутри машины отвечает законам механического вечного движения в природе. Вследствие этого, приведённые в движение смещённые грузы создают и увеличивают силу за счёт собственного колебания. Вращение должно продолжаться до тех пор, пока грузы будут находиться в данной позиции. В отличие от часов, пружин и других устройств данный механизм будет работать вечно, так как никогда не найдёт точку равновесия.

О возможном жульничестве можно сказать следующее:

— Предполагалось, что в полой оси скрывался приводной ремень, что было не обоснованно, так как во время тестирования опору колеса перемещали по комнате;

— Считали, что внутри устройства бегает человек или животное, но первые колёса были слишком малы, для того чтобы поместить в себя кого-либо;

— Возможно, использовалась скрытая пружина, но принц Карл не обнаружил наличие данного механизма. Да и ни какой пружинный привод не мог разогнать колесо до такой постоянной скорости.

Итак, основной принцип работы «Самодвижущегося колеса» — это колебание грузов, т.е. особый режим работы, который сочетает центробежные, центростремительные и гравитационные силы.

Основные известные на сегодняшний день характеристики колёс Орфериуса:

— Колеса были изготовлены из дерева;

— Конструкции колес позволяли им вращаться в обоих направлениях;

— Работа совершалась за счёт колебания грузов, обеспечивающих неравновесное состояние;

— Колёса двигались плавно, их максимальную скорость ограничивали два противоположные маятника;

— Соотношение между естественной скоростью вращения колеса и их размерами имело значение;

— Механизмы приводились в движение за счёт минимального толчка;

— 2-3-х оборотов колёсам было достаточно для достижения ими максимальной скорости;

— При вращении колёс слышалось падение восьми мягко ударяющихся грузов о корпус на опускающуюся сторону и никаких посторонних звуков;

— Если механизм набирал слишком большую скорость, то мощность уменьшалась – это требовало регулятора скорости;

— В устройстве механизма были небольшие выступы для остановки колеблющихся грузов на поднимающейся стороне колеса, которые предотвращали их естественный поворот, и играющие важную роль после прохождения грузами своей верхней точки.

Так как оригинал изобретения Орфериуса не сохранился до наших дней, существуют предположительные схемы «Самодвижущегося колеса» (рис.1).

Рисунок 1

На рисунке 1 не изображены маятники, контролирующие скорость вращения. Возможно, что в I и II квадрантах каждый из восьми грузов опирался на край колеса. При увеличении скорости центробежная сила в IV квадранте мешала грузам занимать необходимую позицию, поэтому необходим регулятор скорости. Так же оси грузов могли быть гибкими, т.е. изготовленными из деревянной тонкой и упругой доски. Это объясняет работу механизма во время прохождения IV квадранта, что является важным моментом для поддержания постоянного неравновесия в системе. Но это — схема конструкции, противоречащая ранее высказанным описаниям очевидцев. Дело в том, что речь шла о 8-ми грузах, падающих на сторону колеса, в направлении которой оно вращалось, поэтому приведённый чертёж не соответствует оригиналу, так как смещение грузов происходит в поднимающейся части механизма, а не в опускающейся, как указывалось ранее .

Рисунок 2

На рисунке 2 представлена сегодняшняя действующая копия колеса с регулируемыми параметрами. В основе конструкции модели лежала идея обычных «П» — образных качелей, у которых имеются фиксирующие ползунки для крепления осей маятников, способных фиксироваться и передвигаться в необходимом положении. Сами «качели» соединялись ободом от колеса обычного велосипеда.

Рисунок 3

На рисунке 3 представлена репликация колеса Орфериуса.

Рисунок 4

В конструкции оригинального колеса так и осталось много не разгаданных вопросов. В частности длина самих маятников и расстояние от края колеса, на котором они были расположены, массу грузов и точный диаметр колеса.

Не забудьте добавить в

На предыдущих страницах сайта мы подробно рассмотрели самые ранние образцы вечных двигателей Бхаскары , Вийяра , Леонардо да Винчи и других изобретателей. Во всех этих машинах движущей силой являлась сила земного тяготения, а принцип их действия основывался на известной теореме моментов, справедливость которой для случая рычага была доказана еще Архимедом .

Приведем еще несколько примеров. Так, известный механик середины XVII века , маркиз Вустерширский, в свои пятьдесят лет решил на удивление всем заняться постройкой перпетуум мобиле доселе невиданных размеров. Честолюбивые намерения этого достопочтенного и преданного короне дворянина нашли полную поддержку у его государя Карла I . Старый лондонский Тауэр стал свидетелем грандиозных приготовлений. Вместе со своими помощниками маркиз соорудил огромное колесо диаметром более 4 метра с размещенными по его периметру 14 грузами весом по 50 фунтов каждый. К сожалению, в сообщениях об этом широко разрекламированном опыте, при котором присутствовал сам король со своим двором, о результатах экспериментов подробно не говорится. Известно лишь, что к этому своему опыту Сомерсет никогда более не возвращался; позднее он занимался строительством парусного экипажа и другими смелыми по тому времени проектами.

Некоторое видоизменение машины Сомерсета представляет собой перпетуум мобиле, он показан на ; откидывающиеся грузы заменены в нем шарами, свободно перекатывающимися в клиновидных камерах, прикрепленных к ступице колеса. Автор проекта исходил из предположения, что шары, подкатившиеся к внешнему краю колеса, будут обладать большим силовым моментом, чем шары, находящиеся в суженной части камер вблизи его оси.

Примерно в то же самое время, в первой половине XVII в., известный астроном и член ордена иезуитов сделал важное открытие - он обнаружил пятна на поверхности Солнца. Однако для нас более интересным представляется его сочинение «Комментарий к основаниям гномоники », изданное в Ингольштадте в 1616 г. В нем автор описывает оригинальную идею еще одного перпетуум мобиле, которому он дал громкое название «шейнеров гномон в центре мира ». Схема этого вечного двигателя изображена на . Постоянное движение гномона Шейнер обосновывал следующим образом. Произвольная точка, выбранная в качестве центра мира, одновременно будет являться и центром гравитации. Если раскрутить рычаг с перпендикулярно установленным на одном его конце гномоном так, чтобы свободный конец рычага проходил через этот центр гравитации, вся система придет в непрерывное вращение, потому что сила, притягивающая гномон с рычагом к центру гравитации, будет одинаковой во всех точках траектории.

Идея Шейнера сразу ж вызвала многочисленные возражения современников. Так, собрат Шейнера по ордену иезуитов астроном утверждал, что гномон моментально упадет в центр гравитации по наикратчайшему пути Другой математик того времени не без иронии заявил:

«Да, это будет перпетуум, но не мобиле, а покоя!»

На данный момент, согласно историческим источникам, известно, что идея об устройстве, которое могло бы приводить в движение машины, не используя ни мускульную силу людей и животных, ни силу ветра и падающей воды, возникла впервые в Индии в XII веке.

Однако, практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в XIII веке. Это не было случайностью, так как универсальный двигатель с такими качествами был бы очень полезен средневековому ремесленнику. Он мог бы приводить в движение кузнечные меха, подававшие воздух в горны и печи, водяные насосы, крутить мельницы, поднимать грузы на стройках.

Создание такого двигателя позволило бы сделать существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом. Средневековая наука не была готова к тому, чтобы хоть как-то помочь этим поискам потому, что люди, мечтавшие создать универсальный двигатель, опирались, прежде всего, на то вечное движение, которое они видели в окружающей природе: движение солнца, луны и планет, морские приливы и отливы, течение рек. Такое вечное движение называлось «perpetuum mobile naturae » – естественное, природное вечное движение, как они считали.

Существование такого природного вечного движения с их точки зрения неопровержимо свидетельствовало о возможности создания и искусственного вечного движения – «perpetuum mobile artificae ». Надо было только найти способ перенести существующие в природе явления на искусственно созданные машины. Представление о вечном двигателе со временем существенно менялось в соответствии с развитием науки, в частности физики, и задачами, которые возникали перед энергетикой.

На данный момент вопрос о создании вечного двигателя остается открытым и постройка подобного устройства, как показывает современная наука и техника, практически невозможна. Но, как иногда бывает, то, что невозможно сейчас, становится реальностью завтра. Вполне возможно, что такое завтра может наступить и для идеи о вечном двигателе. Пока что все попытки их построения оканчивались неудачами.

Однако, вероятно стоит рассмотреть самые известные попытки построения вечного двигателя и раскрыть причины неудач их авторов.

Вечные двигатели обычно конструировали на основе использования следующих приёмов или их комбинаций:

– подъём воды с помощью архимедова винта;

– подъём воды с помощью капилляров;

– использование колеса с неуравновешивающимися грузами;

– природные магниты;

– электромагнетизм;

– пар или сжатый воздух.

1. Колесо Бхаскары

Идея проекта : Самая древняя модель, упоминается в рукописи XII века Бхаскары. Колесо, с прикрепленными к нему по периметру трубками, наполовину заполненными ртутью. Считалось, что за счет перетекания жидкости, колесо будет само по себе вращаться бесконечно. Принцип действия этого первого механического перпетуум мобиле был основан на различии моментов сил тяжести, создаваемых жидкостью, перемещавшейся в сосудах, помещенных на окружности колеса. При легком вращении ртуть начинает двигаться по направлению, тем самым приводя колесо в состояние дисбаланса. Пытаясь достичь покоя, колесо будет находиться в постоянном движении.

Причина неработоспособности : Бхаскара позаимствовал дизайн своего вечного двигателя у знаменитого круга вечного возвращения и никогда не пытался построить описанное им устройство. Возможно, он даже не задумывался, насколько реальна его конструкция, - для Бхаскары это была всего лишь удобная математическая абстракция. Попытка создать вечный двигатель была безуспешной, т.к. сумма моментов силы тяжести равна нулю. Для запуска колеса необходимо приложить силу, но колесо не будет вращаться вечно.

1. Колесо с перекатывающимися шарами

Идея проекта : Колесо с перекатывающимися в нем тяжелыми шариками. При любом положении колеса грузы на правой его стороне будут находиться дальше от центра, чем грузы на левой половине. Поэтому правая половина должна всегда перетягивать левую и заставлять колесо вращаться. Значит, колесо должно вращаться вечно.

Причина неработоспособности : Хотя грузы на правой стороне всегда дальше от центра, чем грузы на левой стороне, число этих грузов меньше ровно настолько, чтобы сумма сил тяжестей грузов, умноженных на проекцию радиусов, перпендикулярную к направлению силы тяжести, справа и слева были равны (F i L i = F j L j).

1. Цепочка шаров на треугольной призме

Идея проекта : Через трехгранную призму перекинута цепь из 14 одинаковых шаров. Слева четыре шара, справа - два. Остальные восемь шаров уравновешивают друг друга. Следовательно, цепь придет в вечное движение против часовой стрелки.

Причина неработоспособности : Грузы приводит в движение только составляющая силы тяжести, параллельная наклонной поверхности. На более длинной поверхности больше грузов, но и угол наклона поверхности пропорционально меньше. Поэтому сила тяжести грузов справа, умноженная на синус угла, равна силе тяжести грузов слева, умноженной на синус другого угла.

1. «Птичка Хоттабыча»

Идея проекта : Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить». Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.

Причина неработоспособности : Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.

Как только жидкий эфир дотечет до конца трубочки, пары теплого эфира из нижней части попадут в верхнюю, давление паров сравняется и жидкий эфир потечет вниз, а птичка снова поднимет клюв, при этом захватив воду из стакана. Испарение воды начинается снова, голова охлаждается и всё повторяется. Если бы вода не испарялась, то птичка бы и не двигалась. Для испарения из окружающего пространства потребляется энергия (сосредоточенная в воде и окружающем воздухе).

Вечный двигатель должен работать без затраты внешней энергии. Поэтому птичка Хоттабыча в действительности не является вечным двигателем.

1. Цепочка поплавков

Идея проекта : Высокая башня наполнена водой. Через шкивы, установленные вверху и внизу башни, перекинут канат с 14 полыми кубическими ящиками со стороной 1 метр. Ящики, находящиеся в воде, под действием силы Архимеда, направленной вверх, должны последовательно всплывать на поверхность жидкости, увлекая за собой всю цепь, а находящиеся слева ящики спускаются вниз под действием силы тяжести. Таким образом, ящики попадают попеременно из воздуха в жидкость и наоборот.

Причина неработоспособности : Ящики, входящие в жидкость, встречают весьма сильное противодействие со стороны жидкости, причем работа на проталкивание их в жидкость не меньше работы, совершаемой силой Архимеда при всплывании ящиков на поверхность. Давление водяного столба на самый нижний бак будет компенсировать выталкивающую силу.

1. Архимедов винт и водяное колесо

Идея проекта : Архимедов винт, вращаясь, поднимает воду в верхний бак, откуда она вытекает из лотка струей, попадающей на лопатки водяного колеса. Водяное колесо вращает точильный камень и одновременно двигает, с помощью ряда зубчатых колес, тот самый Архимедов винт, который поднимает воду в верхний бак. Винт поворачивает колесо, а колесо - винт! Этот проект, изобретенный еще в 1575 году итальянским механиком Страдою Старшим, затем повторялся в многочисленных вариациях.

Причина неработоспособности : Большая часть проектов вечных двигателей действительно могла бы работать, если бы не существование силы трения. Если это двигатель - должны быть и движущиеся части, значит, недостаточно двигателю вращать самого себя: нужно вырабатывать еще и избыточную энергию для преодоления силы трения, которую никак не уберешь.

1. Магнит и желоба

Идея проекта : Сильный магнит помещается на подставке. К ней прислонены два наклонных желоба, один под другим, причем верхний желоб имеет небольшое отверстие в своей верхней части, а нижний на конце изогнут. Если, рассуждал изобретатель, на верхний желоб положить небольшой железный шарик B, то вследствие притяжения магнитом A шарик покатится вверх; однако, дойдя до отверстия, он провалится в нижний желоб N, покатится по нему вниз, взбежит по закруглению D этого желоба и попадет на верхний желоб M; отсюда, притягиваемый магнитом, он снова покатится вверх, снова провалится через отверстие, вновь покатится вниз и опять очутится на верхнем желобе, чтобы снова начать движение сначала. Таким образом, шарик безостановочно будет бегать взад и вперед, осуществляя “вечное движение”.

Причина неработоспособности : Изобретатель думал, что шарик, скатившись по желобу N до его нижнего конца, будет еще обладать скоростью, достаточной для поднятия его вверх по закруглению D. Так было бы, если бы шарик катился под действием одной лишь силы тяжести: тогда бы он катился ускоренно. Но наш шарик находится под действием двух сил: тяжести и магнитно притяжения. Последнее по предположению настолько значительно, что может заставить шарик подняться от положения B до C. Поэтому по желобу N шарик будет скатываться не ускоренно, а замедленно, и если даже достигнет нижнего конца, то, во всяком случае, не накопит скорости, необходимой для поднятия по закруглению D.

1. «Вечный водопровод»

Идея проекта : Давление воды в большом баке должно постоянно выжимать воду по трубе в верхнюю емкость.

1. Автоматический подзавод часов

Идея проекта : Основа устройства - ртутный барометр крупных размеров: чаша с ртутью, подвешенная в раме, и опрокинутая над ней горлышком вниз большая колба с ртутью. Сосуды укреплены подвижно один относительно другого; при увеличении атмосферного давления колба опускается и чаша поднимается, при уменьшении же давления - наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону и через систему зубчатых колес поднимают гири часов.

Причина неработоспособности : Необходимая для работы часов энергия «черпается» из окружающей среды. По сути это мало чем отличается от ветряного двигателя - разве что исключительно малой мощностью.

1. Масло, поднимающееся по фитилям

Идея проекта : Жидкость, налитая в нижний сосуд, поднимается фитилями в верхний сосуд, имеющий желоб для стока жидкости. По стоку жидкость падает на лопатки колеса, приводя его во вращение. Далее стекшее вниз масло снова поднимается по фитилям до верхнего сосуда. Таким образом, струя масла, стекающая по желобу на колесо, ни на секунду не прерывается, и колесо вечно должно находиться в движении.

Причина неработоспособности : С верхней, загнутой части фитиля жидкость стекать вниз не будет. Капиллярное притяжение, преодолев силу тяжести, подняло жидкость вверх по фитилю - но ведь та же причина удерживает жидкость в порах намокшего фитиля, не давая ей капать с него.

1. Колесо с откидывающимися грузами

Идея проекта : Идея основана на применении колеса с неуравновешенными грузами. К краям колеса прикреплены откидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно, должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит, колесо будет вращаться вечно, по крайней мере, до тех пор, пока не перетрется ось.

Причина неработоспособности : Грузы на правой стороне всегда дальше от центра, однако, неизбежно такое положение колеса, при котором число этих грузов меньше, чем на левой. Тогда система уравновешивается - следовательно, колесо не будет вращаться, а, сделав несколько качаний, остановится.

1. Установка инженера Потапова

Идея проекта : Гидродинамическая тепловая установка Потапова с КПД, превышающим 400%. Электродвигатель (ЭД) приводит в движение насос (НС), заставляющий циркулировать воду по контуру (показано стрелками). Контур содержит цилиндрическую колонку (ОК) и батарею отопления (БТ). Окончание трубы 3 можно подключить к колонке (ОК) двумя способами: 1) к центру колонки; 2) по касательной к окружности, образующей стенку цилиндрической колонки. При подключении по способу 1 количество тепла, отдаваемое воде, равно (с учетом потерь) количеству тепла, излучаемому батареей (БТ) в окружающее пространство. Но как только происходит подключение трубы по способу 2, количество излучаемого батареей (БТ) тепла увеличивается в 4 раза! Измерения, проведенные нашими и зарубежными специалистами, показали, что при подводе 1 кВт к электродвигателю (ЭД) батарея (БТ) дает столько тепла, сколько должно было бы получаться при затрате 4 кВт. При подключении трубы по способу 2 вода в колонке (ОК) получает вращательное движение, и именно этот процесс приводит к увеличению количества отдаваемого батареей (БТ) тепла.

Причина неработоспособности : Описанная установка действительно была собрана в НПО «Энергия» и, по утверждению авторов, работала. Изобретатели не ставили под сомнение правильность закона сохранения энергии, но утверждали, что двигатель черпает энергию из «физического вакуума». Что невозможно, т. к. физический вакуум имеет самый низкий из возможных уровней энергии и черпать из него энергию нельзя.

Наиболее вероятным представляется более прозаическое объяснение: имеет место неравномерный нагрев жидкости по сечению трубы и из-за этого возникают ошибки в измерении температуры. Не исключено также, что энергия помимо воли изобретателей «закачивается» в установку из электрической цепи.

1. Соединения динамо-машины с электромотором

Идея проекта : Шкивы электромотора и динамо-машины соединены приводным ремнем, а провода от динамо подвести к мотору. Если динамо-машине дать первоначальный импульс, то порожденный ею ток, поступая в мотор, приведет его в движение; энергия же движения мотора будет передаваться ремнем шкиву динамо-машины и приведет ее в движение. Таким образом, – полагают, изобретатели, – машины станут двигать одна другую, и движение это никогда не прекратиться, пока обе машины не износятся.

Причина неработоспособности : Даже если бы каждая из соединенных машин обладала стопроцентным коэффициентом полезного действия, мы могли бы заставить их указанным образом безостановочно двигаться только при полном отсутствии трения. Соединение названных машин (их “агрегат”, выражаясь языком инженеров) представляет собою в сущности одну машину, которая сама себя приводит в движение. При отсутствии трения агрегат, как и любой шкив, двигался бы вечно, но пользы от такого движения нельзя было бы извлечь никакой: стоило бы заставить “двигатель” совершать внешнюю работу, и он немедленно остановился бы. Перед нами было бы вечное движение, но не вечный двигатель. При наличие же трения агрегат не двигался бы вовсе.

14.Основанный на архимедовом винте

Идея проекта : деталь LM представляет собой деревянный цилиндр, в котором вырезан спиральный желоб. В устройстве этот цилиндр закрывается жестяными пластинами AB. Три водяных колеса отмечены буквами H, I, K, а расположенный внизу резервуар с водой – буквами CD. При вращении цилиндра вся вода, которая поднимается им из резервуара вверх, будет поступать в сосуд E, а из этого сосуда выливаться на колесо H и, следовательно, вращать колесо и весь винт в целом. Если же для вращения винта количество воды, падающее на колесо H, окажется недостаточным, тогда можно будет использовать воду, стекающую с этого колеса в сосуд F и попадающую далее на колесо I. В результате этого сила действия воды удвоится. Если же и этого окажется недостаточно, тогда вода, поступающая на второе колесо I, может быть направлена в сосуд G и на третье колесо K. Этот каскад можно продолжить, установив такое количество дополнительных колес, какое позволяют размеры всего устройства.

Причина неработоспособности : Устройство не будет работать по двум причинам. Во-первых, вода, которая подымается наверх, не образует сколько-нибудь значительного потока, устремляющего затем вниз. Во-вторых, этот поток, даже в виде каскада, не способен вращать винт.

15.Основаннный на законе Архимеда

Идея проекта : Часть деревянного барабана, укрепленного на оси, все время погружена в воду. Если справедлив закон Архимеда, то погруженная в воду часть должна всплывать и, коль скоро выталкивающая сила больше силы трения на оси барабана, вращение никогда не прекратиться…

Причина неработоспособности : Барабан не сдвинется с места. Направление действующих сил будут всегда по перпендикуляру к поверхности барабана, т. е. по радиусу к оси. Из повседневного опыта каждый знает, что невозможно заставить колесо вращаться, прикладывая усилия вдоль радиуса колеса. Чтобы вызвать вращение, надо проложить усилие перпендикулярно к радиусу, т. е. по касательной к окружности колеса. Теперь уже нетрудно понять, почему и в этом случае закончиться неудачей попытка осуществить “вечное” движение.

16.Основанный на притягивание магнитов

Идея проекта : Стальной шар C постоянно притягивается к магниту B, который расположен так, что под его влиянием вращается колесо со щелями на ободе. (см. рис.) Пока шар движется, вращается и колесо.

Причина неработоспособности : сила тяжести и магнитное притяжение уравновешивают друг друга.

1. Радиевые часы

Эти “радиевые часы” были продемонстрированы публике в 1903 году Джоном Уильямом Стреттом (лорд Рэлей). Через год он получил Нобелевскую премию по физике.

Идея проекта : Небольшое количество соли радия помещено в стеклянной трубке (A), которая снаружи покрыта проводящим материалом. В конце трубки имеется латунный колпачок, с которого висят пара золотых лепестков. Все это находится в стеклянной колбочке, из которой выкачан воздух. Внутренняя поверхность колбочки покрыта проводящей фольгой (B), которая заземлена через проводом (C).

Отрицательные электроны (бета-лучи), которые излучает радий, проходят через стекло, оставляя центральную часть положительно заряженной. В результате золотые лепестки, отталкиваясь друг от друга, расходятся. Когда они коснутся фольги, произойдет разряд, лепестки опускаются и цикл начинается снова. Период полураспада радия 1620 лет. Поэтому такие часы могут работать многие и многие столетия без видимых изменении.

В свое время радиевые часы были настоящим перпетуум-мобиле, так как природа ядерной энергии не была известна, и было непонятно, откуда берется энергия. С развитием науки стало ясно, что закон сохранения энергии все равно торжествует, и ядерная энергия также подчиняется этому закону, как все другие формы энергии.

Причина неработоспособности : Мощность этого двигателя, совершаемая им в секунду, так ничтожна, что никакой механизм не может приводиться в действие. Чтобы достичь сколько-нибудь осязательных результатов, необходимо располагать гораздо большим запасом радия. Если вспомним, что радий – чрезвычайно редкий и дорогой элемент, то согласимся, что даровой двигатель подобного рода оказался бы чересчур разорительным.

Использованы материалы

С древних времен гомо сапиенс пытается изобрести вечный двигатель – простой источник бесконечной энергии. Насчитывается более 1000 различных схем и предложений. И каждый инженер хотел бы собственными руками изобрести вечный двигатель . Однако пока это никому не удалось. Приблизился к этому Тесла, но все его идеи ушли вместе с ним. И вот одна из реализаций такого двигателя, описанная в статье Лихачёва "Как построить вечный двигатель своими руками", опубликованную в журнале "Юный техник". Лихачёв пытался объяснить работу двигателя нарушением второго начала термодинамики. Мне кажется, что он в этом вопросе ошибся, и никакого нарушения термодинамики здесь не происходит, а работает гравитационное поле. А само изобретение простое в изготовлении и не требует больших вложений.

Берём обычную пластиковую колбу от любого напитка и разрезаем её на две половинки: нижнюю и верхнюю. В нижней половинке устанавливаем деревянную перегородку, сделанную из лиственных пород (если делать из хвойных пород, работать будет много хуже). Волокна в перегородке обязательно должны идти в вертикальном направлении снизу вверх. В перегородке должно быть отверстие с затычкой. Также должна быть тонкая трубка, идущая с самого низа колбы через перегородку в верхнюю часть. Все места между трубкой и деревом, между деревом и колбой необходимо надёжно уплотнить, чтобы воздух не мог проходить даже сквозь самые маленькие щели. Открываем затычку и наливаем в нижнюю часть колбы столько лекго испаряемой жидкости, чтобы самый нижний срез трубки находился уже в жидкости, но при этом уровень жидкости не достигал дерева. То есть необходимо сохранить воздушную прослойку между деревом и жидкостью. Закрываем плотно отверстие затычкой, наливаем немного этой же жидкости на дерево сверху и плотно насаживаем верхнюю половину колбы на нижнюю. Ставим конструкцию в тёплое место и ждём. Через некоторое время (может пройти от нескольких минут до нескольких дней в зависимости от используемой жидкости и температуры окружающей среды) из трубки сверху начнёт капать жидкость.

Я объясняю работу этой конструкции следующим образом. Жидкость проходит через древесные капилляры сверху вниз и тогда воздушная прослойка под деревом оказывается со всех сторон окружена жидкостью. Под действием окружающего тепла жидкость начинает в это прослойку испаряться и сверху и снизу. Но одновременно с испарением начинается конденсация уже испарившихся паров обратно в жидкость. Через некоторое время наступает равновесие, когда количество испарившихся молекул равно количеству сконденсировавшихся. Если никакая посторонняя сила на молекулы пара не действует, тогда каждая молекула имеет одинаковую вероятность уйти обратно в жидкость как вниз, так и вверх. Но если действует посторонняя сила (гравитация), тогда на беспорядочное броуновское движение паровых молекул накладывается их медленный дрейф в сторону этой силы. И каждая молекула приобретает большую вероятность сконденсироваться вниз, чем вверх. Если, скажем, из верхнего и нижнего слоёв жидкости поступило в пар по 100 молекул, то назад на нижний уровень уйдёт 101 молекула, а на верхний уровень уйдёт 99. Иными словами, начинается медленный переток жидкости через паро-воздушную прослойку вниз под действием силы тяжести. Уровень жидкости под деревом поднимается, давление воздуха растёт, он выталкивает жидкость в трубку и та через трубку поступает в верхний отсек. А потом снова просачивается через капилляры, испаряется, проходит через воздушную прослойку, конденсируется и т.д. Так происходит круговорот жидкости в установке. Если установить под падающими из трубки каплями колёсико, оно начнёт вращаться.

Здесь происходит одновременно два процесса: перенос вещества гравитацией сверху вниз и перенос тепла теплопроводностью снизу вверх. Преобладание конденсации над испарением на нижнем уровнем паро-воздушной прослойки увеличивает температуру в этом месте. А преобладание испарения над конденсацией на верхнем её уровне уменьшает температуру. Возникает разность температур и тепловой поток снизу вверх, который испаряет новые порции жидкости сверху. Если вкрутить в нижнюю поверхность дерева многочисленные металлические болты так, чтобы их головки находились в жидкости, тогда тепло будет передаваться не через паро-воздушную смесь низкой теплопроводности, а через металл высокой теплопроводности. Это интенсифицирует передачу тепла и весь процесс испарения-конденсации.

Ещё большего улучшения работы установки можно достичь, если полностью удалить воздух из прослойки под деревом, оставив здесь один лишь пар (то есть сделав прослойку чисто паровой). Дело в том, что воздух будет увлекаться паровым потоком и накапливаться на нижнем уровне жидкости. Увеличение его парциального давления в этом месте означает уменьшение парциального давления пара, и тогда температура конденсации падает. Значит, снижается температурный напор через паро-воздушную прослойку и установка работает хуже. Для удаления воздуха надо сделать специальную трубку из воздушной прослойки через стенку колбы наружу и ещё до начала работы слегка нагреть нижнюю часть колбы. Тогда жидкость будет испаряться и пар станет через трубку выходить наружу, увлекая с собой воздух. Через некоторое время воздуха в прослойке не останется.

Я в качестве жидкости использовал вначале фреон. И он работал очень даже неплохо, капли начинали капать из трубки в верхнем отсеке уже через полчаса после окончания сборки. Но у фреона оказался необычный побочный эффект. Пластмасса колбы при контакте с ним стала помаленьку съёживаться и за ночь колба ужалась чуть ли не вдвое. В такой колбе уже ничего не работало, пришлось её выбрасывать и делать всё заново. Поэтому потом я перешёл на обычный бензин. Он работал намного хуже фреона, но пластмасса от него не коробилась. Установка с бензином начинала работать в 3-4 часа дня, когда температура летнего дня поднималась до 40 градусов, и работала до тех пор, пока держалась такая температура. А потом останавливалась и начинала работать снова лишь на следующий день. Такая особенность может привести к ошибочному мнению, будто здесь преобразуется тепло окружающей среды, и как раз такой вывод сделали Лихачёв с Вейником. На самом деле окружающее тепло служит всего лишь своеобразным аккумулятором для запуска в работу (мы в машине тоже для запуска мотора используем аккумулятор). Чем больше будет окружающая температура, тем больше испарится жидкости в самом начале работы и тем эффективнее установка будет действовать. А при низкой температуре самого начального испарения не происходит и установка не работает.

Конечно, мощность такой установки настолько мала, что никакого практического применения от неё ждать не стоит. Она может послужить лишь наглядным доказательством того факта, что вечный двигатель построить можно . Но надо сразу сказать, что это будет не вечный двигатель 1го рода, производящий полезную работу в самом настоящем смысле из пустоты, а вечный двигатель 2го рода, извлекающий энергию из окружающей среды. В данном случае такой окружающей средой будет гравитационное поле планеты.

Магнитно-гравитационный вечный двигатель

Современные постоянные магниты открывают большие возможности для создания различных магнитных двигателей и магнитных генераторов. Еще одно устройство, претендующее называться "вечным двигателем "

Работу этого вечного двигателя обеспечивает перемещения грузов и вспомогательных магнитов попеременно вокруг основного магнита. За счет взаимодействия магнитов грузы в зоне одного полюса приближаются к оси вращения мотора, а в зоне другого полюса грузы отталкиваются от центра вращения. В результате центр масс всей конструкции смещается вправо, что позволяет вращаться двигателю практически вечно, пока будет существовать тяготение Земли и магнитное поле у магнитов.

Принцип его работы состоит в том, что с использованием магнитных сил между 2 постоянными магнитами, а также с помощью силы гравитации удается создать устойчивое вращение магнито ротора вокруг кольцевого статорного магнита.
Вращение ротора 1 обусловлено тем, что момент вращения дискового ротора 1 от суммарной сила гравитации и сила магнитного отталкивания магнитов на разгонном левом участке траектории ротора -обода 1 больше чем тормозящий момент при подъеме груза. Потому что разные радиусы вращения груза 5 из-за силы магнитного отталкивания магнитов 1 и 3 на левом полуобороте обода 1 (шток 4 выдвигается). А на возвратном полуцикле-полуобороте обода 1- правом, магниты 2, 3 стремятся притянутся и поэтому радиус и момент вращения груза на этом интервале становится меньше.

Изобретайте и у Вас все получится.

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы, конструкций и электрической схемы простого оригинального «вечного» электромагнитного двигателя –генератора нового типа с электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с вращением этого ПМ в рабочем зазоре этого электромагнита.

ВЕЧНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР С ЭЛЕКТРОМАГНИТОМ НА СТАТОРЕ И МАГНИТОМ НА РОТОРЕ

1. Введение
2. Сколько энергии спрятано в постоянном магните и откуда она там?
3. Краткий обзор электромагнитных двигателей и генераторов с ПМ
4. Описание конструкции и электрики модернизированного электромагнитного мотор-генератора с электромагнитом переменного тока
5. Обратимый электромагнитный двигатель с внешним ПМ на роторе
6. Описание работы «вечного» электромагнитного двигателя-генератора
7. Необходимые узлы и алгоритмы управления для работы данного электромагнитного мотор-генератора в режиме «вечного двигателя»
8. Алгоритм реверса электрического тока в обмотке электромагнита в зависимости от положения магнитного
9. Выбор и расчет элементов и оборудования для ЭМДГ
10. Малозатратный электромагнит ЭМД (основы конструирования и расчета)
11. Правильный выбор постоянных магнитов ротора ЭМД
12. Выбор электрогенератора для макетирования ЭМДГ
13. Вечный шторочный электромагнитный мотор- генератор
14. Вечный электромагнитный двигатель на обычном индукционном электросчетчике
15. Сравнение энергетических показателей нового ЭМДГ с аналогами
16. Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Проблема создания вечных двигателей многие столетия будоражит умы многих изобретателей и ученых всего мира и является по-прежнему актуальной.

Интерес к этой теме «вечных двигателей» со стороны мирового сообщества по- прежнему огромный и все возрастающий, по мере роста потребностей цивилизации в энергии и в связи со скорым исчерпанием органического невозобновляемого топлива и особенно в связи с наступлением глобального энергетического и экологического кризиса цивилизации. При построении общества будущего, безусловно, важно заниматься разработкой новых источников энергии, способных обеспечить наши потребности. А сегодня для России и многих иных стран это просто жизненно необходимо. В будущем восстановлении страны и грядущем энергетическом кризисе новые источники энергии, основанные на прорывных технологиях, будут совершенно необходимы.

Взоры многих талантливых изобретателей, инженеров и ученых давно прикованы к постоянным магнитам (ПМ) и к их таинственной и удивительной энергетике. Причем этот интерес к ПМ даже усиливается в последние годы, в связи со значительным прогрессом в создании сильных ПМ, а отчасти, в связи с простотой предлагаемых конструкций магнитных двигателей (МД).

Сколько энергии спрятано в постоянном магните и откуда она там?

Очевидно, что современные компактные и мощные ПМ таят в себе значительную скрытую энергию магнитного поля. И цель изобретателей и разработчиков таких магнитных двигателей и генераторов состоит в выделении и преобразовании этой скрытой энергии ПМ в иные виды энергии, например, в механическую энергию непрерывного вращение магнитного ротора или в электроэнергию. Уголь при сгорании выделяет 33 Дж на грамм, нефть, которая через 10-15 лет у нас начнет подходить к концу, выделяет 44 Дж на грамм, грамм урана дает 43 миллиарда Дж энергии. В постоянном магните теоретически содержится 17 миллиардов Дж энергии. на один грамм. Конечно, как и у обычных источников энергии, КПД магнита не будет стопроцентным, к тому же у ферритового магнита срок жизни около 70 лет, при условии, что на него не действуют сильные физические, температурные и магнитные нагрузки, впрочем, при таком количестве заключенной в нем энергии, это не так уж и важно. К тому же, есть еще уже серийные промышленные магниты из редких металлов, которые в десять раз сильнее ферритовых и соответственно эффективнее. Потерявший силу магнит можно просто «перезарядить» сильным магнитным полем. Однако вопрос «откуда в ПМ столько энергии» — остается в науке пока открытым. Многие ученые считают, что энергия в ПМ непрерывно поступает извне от эфира (физического вакуума). А иные исследователи утверждают, что она просто возникает в нем самом из-за намагниченного материала ПМ. Пока ясности тут нет.

КРАТКИЙ ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ГЕНЕРАТОРОВ

В мире есть уже много патентов и инженерных решений различных конструкций магнитных двигателей – но практически пока нет в показе таких действующих МД в режиме «вечных двигателей». И до сих пор «вечные» промышленные магнитные двигатели (МД) так не созданы и не освоены в серии и не внедряются в реалии и тем более их нет пока в открытой продаже. К сожалению, известная информация в Интернете о серийных магнитных мотор-генераторах фирм «Перендев» (Германия) и «Акойл-энергия» пока в реалии не подтверждается. Возможных причин медленного реального в металле прогресса в МД много, но по-видимому главные причины две: или по причине засекречивания этих разработок они не доводятся до серийного производства или по причине низких энергетических показателей опытно-промышленных образцов МД. Следует отметить, что некоторые проблемы создания чисто магнитных двигателей с механическими компенсаторами и магнитными экранами, например, МД шторочного типа, наукой и техникой пока так полностью, и не решены.

Классификация и краткий анализ некоторых известных МД

1. Магнито–механические магнитные моторы Дудышева /1-3/. При их конструктивной доводке вполне могут работать в режиме “вечных двигателей”.
2. Двигатель МД Калинина – неработоспособный возвратно-поступательный МД с вращающимся магнитным экраном — МД по причине не доведенного до правильного конструктивного решения пружинного компенсатора.
3. Электромагнитный мотор «Перендев» – классический электромагнитный двигатель с ПМ на роторе и компенсатором, неработоспособный без процесса коммутации в зонах прохождения мертвых точек удержания ротора с ПМ. В нем возможны два вида коммутации (позволяющей проходить «точку удержания» ПМ ротора — механическая и электромагнитная. Первая автоматически сводит задачу к закольцованному варианту SMOT’a (и ограничивает скорость вращения, а значит и мощность), о второй ниже. В режиме «вечного двигателя» работать не может.
4. Электромагнитный Двигатель Минато — классический пример электромагнитного двигателя с ПМ ротора и электромагнитным компенсатором, обеспечивающим проход магнитного ротора «точки удержания» (по Минато «точка коллапса»). В принципе это просто рабочий электромагнитный мотор с повышенным кпд. Максимальный достижимый КПД — ориентировочно 100% неработоспособен в режиме «вечного» МД.
5. Мотор Джонсона — аналог электромагнитного мотора «Перендев» с компенсатором, но с еще более низкой энергетикой.
6. Магнитный мотор–генератор Шкондина – электромагнитный мотор с ПМ, работающий на силах магнитного отталкивания ПМ (без компенсатора). Конструктивно сложен, имеет коллекторно-щеточный узел, его к.п.д. порядка 70-80%. Неработоспособен в режиме вечного МД.
7. Электромагнитый Мотор–генератор Адамса – это по сути наиболее совершенный из всех известных — электромагнитный мотор–генератор, работающий как и мотор-колесо Шкондина, только на силах магнитного отталкивания ПМ от торцов электромагнитов. Но этот мотор-генератор на ПМ конструктивно намного проще магнитного мотора–генератора Шкондина. В принципе, его КПД может только приближаться к 100%, но только обязательно при условии коммутации обмотки электромагнита коротким высокоинтенсивным импульсом с заряженного конденсатора. Неработоспособен в режиме «вечного» МД.
8. Электромагнитный мотор Дудышева . Обратимый электромагнитный двигатель с внешним магнитным ротором и центральным статорным электромагнитом). КПД его не более 100% из-за разомкнутости магнитопровода /3/. Этот ЭМД проверен в работе (фото макета имеется).

Известны и другие ЭМД, но они примерно таких же принципов действия. Но тем не менее, развитие теории и практики магнитных двигателей в мире все же постепенно идет. И особенно ощутимый реальный прогресс по МД наметился именно по малозатратным совмещенным магнито-электромагнитным двигателям с применением в них высокоэффективных постоянных магнитов. Эти ближайшие аналоги столь важных для мирового сообщества — прообразы вечных магнитных двигателей называются — электромагнитные двигатели–генераторы (ЭМДГ) с электромагнитами и постоянными магнитами на статоре или роторе. Причем они уже реально существуют непрерывно совершенствуются и даже некоторые из них уже серийно выпускаются. Достаточно много появилось сообщений в Интернете и статей о их конструкциях с фото и их экспериментальных исследованиях. Например, известны эффективные, уже испытанные в металле — относительно малозатратные электромагнитные моторы–генераторы Адамса /1/. Причем некоторые простейшие конструкции совмещенных ЭМДГ даже уже дошли до серийного выпуска и массового внедрения. Это, например, серийные электромагнитные мотор-колеса Шкондина, применяемые на электровелосипедах.

Однако конструкции и энергетика всех известных ЭМДГ пока еще достаточно неэффективные, что не позволяет им работать в режиме «вечного двигателя», т.е. без внешнего источника электроэнергии.

Тем не менее, пути конструктивного и радикального энергетического совершенствования известных ЭМДГ есть. И именно такие более энергетически совершенные их варианты, которые могут справиться с этой непростой задачей – полностью автономной работы в режиме «вечного» электромагнитного мотор- генератора -вообще без потребления электроэнергии от внешнего источника и рассматриваются в настоящей статье.

Настоящая статья посвящена разработке и описанию принципа работы оригинальной конструкции простого электромагнитного двигателя –генератора нового типа с дуговым электромагнитом на статоре и всего с одним постоянным магнитом(ПМ) на роторе, с полярным вращением этого ПМ в зазоре электромагнита, которая вполне работоспособна и в режиме «вечного двигателя-генератора».

Ранее и частично данная конструкция такого необычного полярного ЭМД в ином обратимом варианте уже апробирована на действующих макетах автора статьи и показала работоспособность и достаточно высокие энергетические показатели.

Описание конструкции и электрической схемы модернизированного ЭМДГ

Рис.1 Электромагнитный мотор-генератор с ПМ на роторе, внешним электромагнитом переменного тока на статоре и электрогенератором на валу магнитного ротора

Упрощенная конструкция электромагнитного двигателя- генератора (ЭМДГ) такого типа и его электрическая часть приведены на рис. 1. Она состоит из трех основных узлов – из непосредственно МД с электромагнитом на статоре и ПМ на роторе и электромеханического генератора на одном валу с МД. Устройство МД состоит из статорного статического электромагнита 1, выполненного на кольцевом с вырезанным сегменте или на дуговом магнитопроводе 2 с индуктивной катушкой 3 этого электромагнита и присоединенным к ней электронным коммутатором реверса тока в катушке 3 и постоянного магнита (ПМ) 4, жестко размещенного на роторе 5 в рабочем зазоре этого электромагнита 1. Вал вращения ротора 5 ЭМД соединен муфтой с валом 7 электрогенератора 8. Устройство снабжено простейшим регулятором -электронным коммутатором 6, (автономным инвертором), выполненным по схеме простого мостового полууправляемого автономного инвертора, электрически присоединенного по выходу к индуктивной обмотке 3 электромагнита 2 а по входу электропитания — к автономному источнику электроэнергии 10. Причем реверсивная индуктивная обмотка 3 электромагнита 1 включена в диагональ переменного тока этого коммутатора 6 а по цепи постоянного тока этот коммутатор 6 присоединен к буферному источнику постоянного тока 10, например к аккумуляторной батарее (АБ) Электрический выход электромашинного генератора 8 присоединен либо непосредственно к обмоткам индуктивной катушки 3, либо через промежуточный электронный выпрямитель(не показан)к буферному источнику постоянного тока (типа АБ) 7.

Мостовой простейший электронный коммутатор (автономный инвертор) выполнен на 4-х полупроводниковых вентилях, содержит в плечах моста два силовых транзистора 9 и два неуправлямых бесконтактных ключа односторонней проводимости (диода) 10. На электромагнитном статоре 1 этого МД размещены также два датчика 11 положения магнита ПМ 5 ротора 6, вблизи траектории его движения 15 причем в качестве датчика положения ПМ-магнита 5 ротора использованы простые контактные датчики напряженности магнитного поля – герконы. Эти датчики положения 11 магнита 4 ротора 5 размещены в квадратуре — один датчик размешен возле торца соленоида с полюсами а второй- со сдвигом на 90 градусов (герконовые реле), вблизи траектории вращения ПМ5 ротора 6. Выходы этих датчиков положения 11 ПМ 5 ротора -герконовых реле присоединены через усилительно- логическое устройство 12 на управляющие входы транзисторов 9. К выходной обмотке электрогенератора 8 присоединена через выключатель (не показан) полезная электрическая нагрузка 13. В электрической цепи коммутатора 6 и цепи электропитания катушки 3 имеется элементы защиты и управления, в частности автоматический переключатель от пускового блока постоянного тока на полное электропитание от электрогенератора 8 (не показаны).

Отметим основные конструктивные особенности такого МД по сравнению с аналогами:

1. Применен многовитковый экономичный низкоамперный дуговой электромагнит.

2. Постоянный магнит 4 ротора 5 вращается в зазоре дугового электромагнита 1, именно магнитными силами притягивания – отталкивания ПМ 5. Вследствии изменения магнитной полярности магнитных полюсов в зазоре этого электромагнита при циклическом переключения (реверсе) направления тока в катушке 3 электромагнита 1 от коммутатора 5 по команде датчиков положения 11 ПМ магнита 4 ротора 5. Отметим также, что ротор 5 целесообразно делать массивным из немагнитного материала для выполнения им полезной функции маховика-инерциоида.

Обратимый электромагнитный двигатель с внешним ПМ на роторе

В принципе, возможен и обратимый вариант конструкции ЭМД, в котором ротор с постоянным магнитом ПМ на ободе размещен снаружи электромагнита. Ранее такой вариант обратимого ЭМД автором статьи был разработан, создан и успешно опробован в работе, причем еще в 1986 г. Ниже, на рис.2,3 приводится также упрощенная конструкция такого апробированного ранее ЭМДГ, описанная ранее в статьях автора /2-3/

Конструкция (неполная) макета простейшего ЭМД с внешним постоянным магнитом на роторе и со снятым электромагнитом статора ЭМД, показана на фото (рис.3). В реалии электромагнит размещен штатно в центре цилиндрического диэлектрического немагнитного прозрачного цилиндра с верхней крышкой, на которой крепится вал вращения данного ЭМД. Коммутатор и прочая электрика на фото не показаны.

Рис.2 Обратимый ЭМДГ с внешним МП- магнитным ротором (неполная конструкция)

Обозначения:

1. постоянный магнит (ПМ1)
2. постоянный магнит (ПМ2)
3. кольцевой ротор ЭМД(ПМ1,2 жестко размещены на роторе)
4. обмотка неподвижного статорного электромагнита (независимая подвеска)
5. магнитопровод электромагнита
6. датчики положения ПМ ротора
7. вал ротора (на немагнитном подшипнике)
8. спицы механической связи кольцевого ротора и с его валом
9. опорный вал
10. опора
11. силовые магнитные линии электромагнита
12. силовые магнитные линии постоянного магнита Стрелкой показано направление вращения ротора 3

Рис.3 Фото простейшего макета ЭМДГ (со снятым электромагнитом)

Описание работы «вечного» электромагнитного мотор — генератора (рис. 1)

Устройство – данный вечный электромагнитный мотор – генератор (рис.1) работает следующим образом.

Запуск и разгон магнитного ротора ЭМДГ до установившейся скорости

Запуск ЭМДГ осуществляем подачей электрического тока в катушку 3 электромагнита 2 от блока электропитания 10. Исходное положение магнитных полюсов постоянного магнита 4 ротора перпендикулярное зазору электромагнита 2 Полярность магнитных полюсов электромагнита возникает при этом такая, что постоянный магнит 4 ротора 5 начинает поворачиваться на своей оси вращения 16, магнитными силами, притягиваясь своими магнитными полюсами к противоположным магнитным полюсом электромагнита 2. В этот момент совпадения разноименных магнитных полюсов магнита 4 и торцов в зазоре электромагнита 2 ток в катушке 3 выключают по команде магнитного герконового реле (или синусоида этого тока проходит через ноль) и по инерции массивный ротор проходит эту мертвую точку его траектории вместе с ПМ 4. После этого изменяют направление тока в катушке 3 и магнитные полюса электромагнита 2 в этом рабочем зазоре становятся одноименными с магнитными полюсами постоянного магнита 4. В результате силами магнитного отталкивания одноименных магнитных полюсов –постоянный магнит 4 ротора и сам ротор получают дополнительный ускоряющий момент, действующий в направлении вращения ротора в ту же прежнюю сторону. После достижения положения магнитных полюсов ПМ ротора – по мере его вращения –вдоль магнитного меридиана, в катушке 3 вновь изменяют направления тока по команде второго магнитного датчика положения 11, вновь возникает реверс магнитных полюсов электромагнита 2 в рабочем зазоре и постоянный магнит 4 снова начинает притягиваться к ближайшим по направлению вращения разноименным магнитным полюсам электромагнита 2 в его зазоре. И далее процесс разгона ПМ 4 и ротора — путем цикличного реверса электрического тока в катушке 3 цикличным переключением транзисторов 8 коммутатора 7 от датчиков положения 11 ПМ ротора многократно повторяется циклично. Причем одновременно по мере ускорения ПМ 4 и ротора 5 автоматически возрастает и частота реверсов электрического тока в катушке 3, благодаря наличию в этой электромеханической системе положительной обратной связи по цепи через коммутатор и датчики положения ПМ 4 ротора.

Отметим, что направление электрического тока в катушке 3 (на рис. 1 показано стрелками) изменяется в зависимости от того, какой из транзисторов 8 коммутатора 7 открыт. Изменением частоты переключения транзисторов изменяем частоту переменного тока в катушке 3 электромагнита и соответственно изменяем и скорость вращения ПМ 4 ротора 5.

ВЫВОД: Таким образом, постоянный магнит ротора за полный оборот вокруг своей оси практически непрерывно испытывает однонаправленный ускоряющий момент от силового магнитного взаимодействия с магнитными полюсами электромагнита, который и приводит его во вращение и постепенно разгоняет его и электрический генератор на общем валу вращения до заданной установившейся скорости вращения.

Прямой метод электрического управления обмоткой статорного электромагнита ЭМДГ в зависимости от положения ПМ ротора

Дополнительным новшеством для обеспечения такого метода управления обмоткой электромагнита 3 МД переменным током требуемой частоты и фазы непосредственно с выхода электрогенератора переменного тока в установившемся режиме работы является введение в такой системе магнитный двигатель – электрогенератор параллельная резонансная L-C цепь – в контуре две индуктивности –от катушки 3 и статорной обмотки генератора и дополнительная электроемкость введение в выходную электроцепь электрогенератора 8 дополнительного электрического конденсатора 17 для обеспечения его самовозбуждения и последующего электрического L-C резонанса, для снижения электрических потерь и для предельно простого управления индуктивностью 3 переменным током с нужной фазой напряжения и тока непосредственно от генератора 8.

Полностью автономный режим («вечный двигатель») ЭМДГ

Совершенно очевидно, что для обеспечения работы данного устройства в режиме «вечного двигателя» необходимо получить от постоянных магнитов ротора свободную энергию, достаточную для выработки электрогенератором на валу ЭМД требуемой для этой полностью автономной работы системы- электроэнергии. Поэтому важнейшим условием является обеспечение достаточного по величине крутящего момента магнитного ротора этого МД для выработки электрогенератором на его валу достаточного количества электроэнергии, которого бы с избытком хватило и на электропитание катушки электромагнита,и на полезную нагрузку заданной величины и на компенсацию различных неизбежных потерь в такой электромеханической системы с ПМ на роторе. После раскрутки ПМ 4 и достижения ротором 5 номинальных оборотов, электропитание катушки 3 переключаем осуществляем уже непосредственно от электрогенератора или через дополнительный преобразователь напряжения а стартерный источник электроэнергии либо вообще отключаем либо переводим его в режим подзарядки от электрического генератора на валу этого ЭМД.

НЕОБХОДИМЫЕ УЗЛЫ КОНСТРУКЦИИ И АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ ДАННОГО МОТОР-ГЕНЕРАТОРА В РЕЖИМЕ “ВЕЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ”

Это важное условие работы МД в режиме «вечного двигателя» может быть выполнено только при одновременном выполнении как минимум шести условий:

1. применение в МД современных сильных ниобиевых постоянных магнитов, обеспечивающих максимальный момент вращения такого ротора при минимальных габаритах ПМ.

2. применение на статоре МД эффективной сверхмалозатратной схемы электромагнита МД за счет предельно высокого количества витков в обмотке электромагнита и правильного эффективного конструирования его магнитопровода и обмотки.

3. необходимость пускового устройства и стартерного источника электроэнергии для запуска и разгона МД с электропитанием катушки электромагнита от коммутатора.

4. правильный алгоритм управления электрическим током в обмотке электромагнита по направлению, величине в зависимости от положения ПМ ротора.

5. согласование электрических параметров электрогенератора и обмотки электромагнита.

6. правильный алгоритм коммутации цепей электропитания обмотки электромагнита при включения цепи электрогенератора в цепь электропитания обмотки электромагнита и перевода пускового источника электроэнергии, например АБ из режима разрядки в режим его электрической подзарядки.

АЛГОРИТМ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В КАТУШКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПОЛОЖЕНИЯ ПМ РОТОРА ЭМД (рис.1)

Рассмотрим алгоритм переключения электрического тока в катушке при наличии одного полосового магнита на роторе ЭМД за один оборот ротора(рис.3).для обеспечения эффективной работы данного ЭМД (конструкция рис.1)с помощью совмещенных диаграмм положения ротора и направления протекания тока в обмотке 3 статорного электромагнита 1. Как следует из этих диаграмм, сущность правильного алгоритма управления электромагнитом 1 ЭМД состоит в том, что один полный оборот ПМ ротора электрический ток в индуктивной обмотке 3 электромагнита совершает два полных колебания.. Т.е., проще говоря, частота электрического тока, подаваемая в обмотку3 электромагнита 1посредством присоединенного к ней электронного коммутатора, управляемого по командам датчиков положения ПМ ротора, равна двойной частоте вращения ротора, а фаза этого электрического тока строго синхронизирована с положением ПМ ротора. ЭМД. Поскольку переключение коммутатором направления тока в обмотке 3 (реверс тока) происходит строго на магнитном экваторе ПМ при совпадении магнитных полюсов ПМ и магнитных полюсов торцов магнитопровода в рабочем зазоре магнитопровода 2 электромагнита 1, то в итоге, за один полный оборот ПМ ротора, он испытывает постоянно ускоряющий однонаправленный момент вращения, причем дважды от притяжения разноименных магнитных полюсов торцов магнитопровода электромагнита и ПМ ротора, и дважды – за счет магнитных сил отталкивания их одноименных магнитных полюсов.

Рис.4 Временная диаграмма работы электронного коммутатора для реверса тока в обмотке статорного электромагнита за один оборот ПМ ротора

Рис.5 Циклограмма чередования магнитных полюсов в зазоре электромагнита за один оборот ПМ ротора ЭМДГ

К объяснению алгоритма работы электромагнита ЭМД:

3.4 -магнитные полюса торцов дугового магнитопровода 2 электромагнита 1
Катушка с обмоткой 3 размещена на магнитопроводе 2 электромагнита 1
9. магнит ротора Стрелки показывают направление вращения ротора с ПМ а цифры в квадратах показывают картину при разных положениях ротора