Мечты о вечном двигателе не дают людям покоя уже сотни лет. Особенно остро этот вопрос стал сейчас, когда мир не на шутку обеспокоен надвигающимся энергетическим кризисом. Наступит он или нет - вопрос другой, но однозначно сказать можно лишь то, что вне зависимости от этого человечество нуждается в решениях энергетической проблемы и поиске альтернативных источников энергии.
Что такое магнитный двигатель
В научном мире вечные двигатели разделяют на две группы: первого и второго вида. И если с первыми относительно всё ясно - это скорее элемент фантастических произведений, то второй очень даже реален. Начнём с того, что двигатель первого вида - это своего рода утопичная штука, способная извлекать энергию из ничего. А вот второй тип основан на вполне реальных вещах. Это попытка извлечения и использования энергии всего, что нас окружает: солнце, вода, ветер и, безусловно, магнитное поле.
Многие учёные разных стран и в разные эпохи пытались не только объяснить возможности магнитных полей, но и реализовать некое подобие вечного двигателя, работающего за счёт этих самых полей. Интересно то, что многие из них добились вполне впечатляющих результатов в этой области. Такие имена, как Никола Тесла, Василий Шкондин, Николай Лазарев хорошо известны не только в узком кругу специалистов и приверженцев создания вечного двигателя.
Особый интерес для них составляли постоянные магниты, способные возобновлять энергию из мирового эфира. Безусловно, доказать что-либо значимое пока никому на Земле не удалось, но благодаря изучению природы постоянных магнитов человечество имеет реальный шанс приблизиться к использованию колоссального источника энергии в виде постоянных магнитов.
И хотя магнитная тема ещё далека от полного изучения, существует множество изобретений, теорий и научно обоснованных гипотез в отношении вечного двигателя. При этом есть немало впечатляющих устройств, выдаваемых за таковые. Сам же двигатель на магнитах уже вполне себе существует, хотя и не в том виде, в котором нам бы хотелось, ведь по прошествии некоторого времени магниты всё равно утрачивают свои магнитные свойства. Но, несмотря на законы физики, учёные мужи смогли-таки создать нечто надёжное, что работает за счёт энергии, вырабатываемой магнитными полями.
На сегодня существует несколько видов линейных двигателей, которые отличаются по своему строению и технологии, но работают на одних и тех же принципах . К ним относятся:
- Работающие исключительно за счёт действия магнитных полей, без устройств управления и без потребления энергии извне;
- Импульсного действия, которые уже имеют и устройства управления, и дополнительный источник питания;
- Устройства, объединяющие в себе принципы работы обоих двигателей.
Устройство магнитного двигателя
Конечно, аппараты на постоянных магнитах не имеют ничего общего с привычным нам электродвигателем. Если во втором движение происходит за счёт электротока, то магнитный, как понятно, работает исключительно за счёт постоянной энергии магнитов. Состоит он из трёх основных частей:
- Сам двигатель;
- Статор с электромагнитом;
- Ротор с установленным постоянным магнитом.
На один вал с двигателем устанавливается электромеханический генератор. Статический электромагнит, выполненный в виде кольцевого магнитопровода с вырезанным сегментом или дугой, дополняет эту конструкцию. Сам электромагнит дополнительно оснащён катушкой индуктивности. К катушке подключён электронный коммутатор, за счёт чего подаётся реверсивный ток. Именно он и обеспечивает регулировку всех процессов.
Принцип работы
Так как модель вечного магнитного двигателя, работа которого основана на магнитных качествах материала, далеко не единственная в своем роде, то и принцип работы разных двигателей может отличаться. Хотя при этом используются, безусловно, свойства постоянных магнитов.
Из наиболее простых можно выделить антигравитационный агрегат Лоренца. Принцип его работы заключается в двух разнозаряженных дисках, подключаемых к источнику питания. Диски помещены наполовину в экран полусферической формы. Далее их начинают вращать. Магнитное поле легко выталкивается подобным сверхпроводником.
Простейший же асинхронный двигатель на магнитном поле придуман Теслой. В основе его работы лежит вращение магнитного поля, которое производит из него электрическую энергию. Одна металлическая пластина помещается в землю, другая - повыше неё. К одной стороне конденсатора подключают провод, пропущенный через пластину, а ко второй - проводник от основания пластины. Противоположный полюс конденсатора подключается к массе и выполняет роль резервуара для отрицательно заряжённых зарядов.
Единственным рабочим вечным двигателем считают роторное кольцо Лазарева. Он крайне прост по своему строению и реализуем в домашних условиях своими руками . Выглядит он как ёмкость, поделённая пористой перегородкой на две части. В саму перегородку строена трубка, а ёмкость заполняется жидкостью. Предпочтительнее использовать легколетучую жидкость наподобие бензина, но можно и простую воду.
С помощью перегородки жидкость попадает в нижнюю часть ёмкости и давлением выдавливается по трубке наверх. Само по себе устройство реализует лишь вечное движение. А вот для того, чтобы это стало уже вечным двигателем, необходимо под капающую из трубки жидкость установить колесо с лопастями, на которых будут располагаться магниты. В результате образовавшееся магнитное поле будет всё быстрее вращать колесо, в результате чего ускорится поток жидкости и магнитное поле станет постоянным.
А вот линейный двигатель Шкодина произвел действительно ощутимый рывок в прогрессе. Эта конструкция крайне проста технически, но одновременно имеет высокую мощность и производительность. Такой «движок» ещё называют «колесо в колесе» . Уже сегодня оно используется в транспорте. Здесь имеют место две катушки, внутри которых находятся ещё две катушки. Таким образом, образуется двойная пара с разными магнитными полями. За счёт этого они отталкиваются в разные стороны. Подобное устройство можно купить уже сегодня. Они часто используются на велосипедах и инвалидных колясках.
Двигатель Перендева работает только лишь на магнитах. Здесь используются два круга, один из которых статичный, а второй динамичный. На них в равной последовательности расположены магниты. За счёт самоотталкивания внутреннее колесо может вращаться бесконечно.
Ещё одним из современных изобретений, нашедших применение, можно назвать колесо Минато. Это устройство на магнитном поле японского изобретателя Кохея Минато, который довольно широко используется в различных механизмах.
Основными из достоинств этого изобретения можно назвать экономичность и бесшумность. Он также и прост: на роторе располагаются под разными к оси углами магниты. Мощный импульс на статор создаёт так называемую точку «коллапса», а стабилизаторы уравновешивают вращение ротора. Магнитный двигатель японского изобретателя, схема которого крайне проста, работает без выработки тепла, что пророчит ему большое будущее не только в механике, но и в электронике.
Существуют и другие устройства на постоянных магнитах, как колесо Минато. Их достаточно много и каждый из них по-своему уникален и интересен. Однако своё развитие они лишь начинают и находятся в постоянной стадии разработки и совершенствования.
Безусловно, столь увлекательная и загадочная сфера, как магнитные вечные двигатели, не может интересовать только учёных. Многие любители также вносят свою лепту в развитие этой отрасли. Но здесь вопрос скорее в том, можно ли сделать магнитный двигатель своими руками, не имея каких-то особых знаний.
Простейший экземпляр, который не раз был собран любителями, выглядит как три плотно соединённых между собой вала, один из которых (центральный) повёрнут прямо относительно двух других, располагаемых по бокам. К середине центрального вала прикрепляется диск из люцита (акрилового пластика) диаметром 4 дюйма. На два других вала устанавливают аналогичные диски, но в два раза меньше. Сюда же устанавливают магниты: 4 по бокам и 8 посередине. Чтобы система лучше ускорялась, можно в качестве основания использовать алюминиевый брусок.
Плюсы и минусы магнитных двигателей
Плюсы:
- Экономия и полная автономия;
- Возможность собрать двигатель из подручных средств;
- Прибор на неодимовых магнитах достаточно мощный, чтобы обеспечить энергией 10 кВт и выше жилой дом;
- Способен на любой стадии износа выдавать максимальную мощность.
Минусы:
Магнитные линейные двигатели сегодня стали реальностью и имеют все шансы заменить привычные нам моторы других видов. Но сегодня это ещё не совсем доработанный и идеальный продукт, способный конкурировать на рынке, но имеющий довольно высокие тенденции.
Магнитный двигатель - один из наиболее вероятных вариантов «вечного двигателя». Идея его создания была высказана ещё очень давно, однако до сих пор он не был создан. Существует множество устройств, которые на шаг или несколько шагов приближают ученых к созданию этого двигателя, однако ни одно из них не доведено до логического завершения, следовательно, о практическом применении еще нет речи. Существует и множество мифов, связанных с этими устройствами.
Никола Тесла был одним из первых ученых, серьезно занявшихся созданием магнитного двигателя. Его двигатель содержал турбину, катушку, провода, соединяющие данные объекты. В катушку вкладывался небольшой магнит таким образом, чтобы он захватывал как минимум два её витка. После придания турбине небольшого толчка (раскручивания) она начинала двигаться с неимоверной скоростью. Это движение будет вечным. Магнитный является практически идеальным вариантом. Единственным его недостатком является то, что турбине необходимо придать первоначальную скорость.
Магнитный двигатель Перендева - другой возможный вариант, однако он гораздо более сложный. Он представляет собой кольцо из диэлектрического материала (чаще всего древесина) с вмонтированными в него магнитами, наклоненными под определенным углом. В центре располагался ещё один магнит. Такая схема тоже является неидеальной, ведь для нужен толчок.
Основной проблемой создания такого вечного двигателя является склонность магнитов к постоянному Два сильных магнита будут двигаться до тех пор, пока их противоположные полюса не соприкоснутся. Из-за этого магнитный двигатель не может правильно работать. Эту проблему невозможно решить при современных возможностях человечества.
Создание идеального магнитного двигателя привело бы человечество к источнику вечной энергии. В таком случае все существующие можно было бы с легкостью упразднить, так как магнитный двигатель стал бы не только вечным, но и самым дешевым и безопасным вариантом получения энергии. Но нельзя определенно сказать, будет ли магнитный двигатель лишь или его можно будет использовать не только в мирных целях. Этот вопрос существенно меняет положение дел и заставляет задуматься.
Вечный двигатель или Рerpetuum м obile (на латыни) - устройство, которое способно бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов.
Люди еще с древних времен пытались создать такой двигатель . Ученые считают, что родиной первого Р erpetuum м obile по праву считается Индия.
Первое упоминания о нем датируется примерно 1150 годом в стихотворении индийского писателя Бхаскар ы. Древний писатель описывает колесо с наискось прикрепленными по ободу сосудами, частично заполненными ртутью. Принцип его действия заключался в различии моментов сил тяжести, которые создаются жидкостью, перемещающейся в сосудах.
«Наполненное таким образом жидкостью колесо, будучи насажено на ось, лежащую на двух неподвижных опорах, непрерывно вращается само по себе» .
В Европе первые проекты вечного двигателя появляются в XIII веке, а. к XVI-XVII векам идея такого агрегата захватила умы ученых того времени. В патентные бюро европейских стран подавалось большое количество проектов вечных двигателей . Среди рисунков талантливого ученого Леонардо Да Винчи была также найдена гравюра с чертежом Р erpetuum м obile .
Как же выглядели другие модели вечного двигателя ?
Один из них представляет зубчатое колесо, в углублениях которого прикреплены откидывающиеся на шарнирах грузы.
По замыслу древнего инженера, в соответствии с законом рычага, это должно было бы приводить колесо в постоянное вращение. При движении колеса грузы откидывались бы с правой стороны и сохраняли движущее усилие. Но, в действительности это колесо остается неподвижным. Причина заключается в том, что моменты сил справа и слева оказываются равны (справа грузы имеют более длинный рычаг, однако слева их больше по количеству).
Другой вариант вечного двигателя , основывается на законе .
Для выработки энергии используется закон Архимеда (тела, плотность которых меньше плотности воды, стремятся всплыть на поверхность). Создатель двигателя использовал связанные между собой полые баки, при этом, одну половину он поместил под воду. Он полагал, что вода будет их выталкивать на поверхность, а цепь с колёсами, таким образом, бесконечно вращаться. Однако это конструкция Р erpetuum м obile также оказалась нерабочей.
Современные ученые после многократного экспериментального подтверждения заявляют о невозможности создания вечных двигателей .
Но не стоит опускать рук. Просто надо забыть о том, что это нереально и ДОКАЗАТЬ ОБРАТНОЕ!
Вот некоторые примеры такого подхода.
CbU13LaHe4A
1nK2NkoUbes
Водяной вечный двигатель
KtFZMN7_Bw
Рассмотрение идеи разных типов и видов вечных двигателей и суть их устройства. Исследование изобретений различных ученых-изобретателей и исторических личностей, связанных с вечным двигателем. Анализ типичных ошибок и заблуждений при их создании.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Курсовая работа
г. Норильск 2010
Тема: «Вечное движение. Миф или реальность?»
Цель: провести исследование на тему вечных двигателей.
· Рассмотреть разные типы вечных двигателей.
· Исследовать разные попытки создания вечных двигателей.
· Проанализировать ошибки и заблуждения при создании вечных двигателей.
Предмет исследования: физика.
Объект исследования: вечные двигатели.
Введение
Основная часть
Заключение
Список литературы
Введение
В начале семидесятых годов XIX века в маленьком посёлке Модвилл американского штата Огайо некий предприимчивый человек решил построить лесопилку. Событие так и осталось бы незамеченным, не вознамерься изобретатель оснастить её двигателем собственной конструкции. Причём механизм должен был работать самостоятельно (без использования энергии пара или воды), непрерывно и неограниченно долго. Абсолютно уверенный в осуществимости этой идеи, американец не удосужился даже изготовить модель своего детища, а сразу же принялся за строительство.
На мощные опоры высотой около 4,5 метров он водрузил огромную бочку, вмещавшую сто вёдер воды, и вместе с семьёй наполнил её вручную. Предполагалось, что вода из бочки польётся по трубе в небольшой бочонок, стоящий на земле, а по пути будет вращать водяное колесо. Система ремней и рычагов приведёт в движение насос и пилу; насос станет перекачивать воду из бочонка наверх, а пила - превращать брёвна в доски. Закупив достаточно леса, изобретатель нанял рабочих и объявил, что пускает свою лесопилку в ход. Посмотреть на диковинную машину собрались сотни людей. Кран открыли, колесо повернулось, и, под хохот собравшихся, вода из переполнившегося бочонка потекла на землю. Попытка построить постоянно действующий источник даровой энергии провалилась. Хозяин лесопилки в затее разочаровался, продал всё, на что нашлись покупатели, и занялся более реальным делом.
«Errare humanum est» (с лат. «человеку свойственно заблуждаться»), - сказал гражданин Груздев оперуполномоченному Шарапову в знаменитом многосерийном фильме. Действительно, свойственно; едва ли не ежедневно мы совершаем массу ошибок, больших и малых, имеющих печальные последствия и не имеющих; мы глубоко убеждены в каких-либо ложных положениях и отрицаем то, что со временем оказывается истиной. Впрочем, без этого наша жизнь вполне могла бы утратить какие-то привлекательные черты: скучно жить в мире, населенном безошибочными, бездушными автоматами. Некоторые из человеческих заблуждений оказались настолько крепкими и долговечными, что даже получили "титул" величайших. Всего их семь. Вот они: квадратура круга, трисекция угла, удвоение куба, подвижность ртути, философский камень, эликсир жизни и вечный двигатель . Первые три - знаменитые геометрические задачи древности - ждали своего решения несколько тысяч лет. Их неразрешимость была доказана окончательно лишь в XIX веке. Ушли в прошлое попытки найти философский камень - средство, позволяющее любые металлы превращать в золото, так как подобный способ был найден современной наукой, но оказался чересчур громоздким и потому нерентабельным.
Что же касается вечного двигателя - «perpetuum mobile», - то, несмотря на открытие в середине XIX века закона сохранения энергии, полностью исключающего возможность создания такого устройства, попытки работы в этой области продолжаются и в наши дни. Повышение интереса к проблеме «вечного двигателя» в последнее время не случайно. Оно определяется не только современной ситуацией в энергетике, но и актуальными проблемами экологии, тесно с ней связанными. Против соблазна услышать, что эти проблемы могут быть решены сразу, «под корень», не в силах устоять и некоторые, даже, казалось бы, достаточно образованные люди. Тема вечных двигателей в последнее время очень актуальна. Именно поэтому я и решил провести исследование на эту тему.
Суть устройства
Всякое ложное искусство, всякое суемудрие длится лишь положенное ему время, так как, в конце концов, оно разрушает само себя, и высшая точка его развития есть вместе с тем начало его крушения. И. Кант.
Приступая к разбору истории вечного двигателя, нужно, по-видимому, начать с того, откуда взялось это понятие и что, собственно, оно означает. 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, насколько известно, в Индии в XII веке. Однако практический интерес к ней проявился в средневековых городах Европы в XIII веке. Это не было случайностью: универсальный двигатель, способный работать в любом месте, 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.
Говоря современным языком, 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. Привычных нам представлений, связанных с энергией и законами ее превращений, в то время еще не было. Естественно поэтому, 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. Существование такого природного вечного движения со средневековой 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. Всего в развитии вечных двигателей выделялось три периода.
В первый период развития вечных двигателей (XIII-XVIII века) его изобретатели не понимали принципиальной разницы между вечным движением небесных тел и связанных с ним явлений (например, морских приливов) и тем движением, посредством которого они хотели производить работу в двигателях. Как это ни покажется странным теперь, вопрос о том, откуда должна была взяться эта работа, тогда вообще не возникал. Только примерно с XVI века, когда постепенно начала формироваться мысль о некой «силе» как источнике движения и о том, что эта сила не может ни возникнуть из ничего, ни исчезнуть бесследно, появились сомнения в возможности, а затем и убеждение в невозможности создания вечного двигателя. Однако, как мы увидим далее, этого мнения придерживался очень небольшой круг наиболее квалифицированных ученых-физиков и механиков. Общим достоянием такое понимание не стало. Все же официальным решением Парижской академии наук в 1775 году было прекращено рассмотрение любых проектов «perpetuum mobile». На этом закончился первый период истории вечного двигателя.
Второй период продолжался примерно до последней четверти XIX века . За это время было определено понятие энергии, и закон ее сохранения получил окончательное научное оформление. Были заложены основы термодинамики - науки об энергии и ее превращениях. Однако усилия изобретателей, работающих над созданием различных вариантов вечных двигателей, нисколько не ослабели. Создалась интересная ситуация - сосуществование (правда, совсем не мирное) науки и антинаучной изобретательской деятельности. Этот парадокс объяснялся, с одной стороны, возросшими требованиями к энергетике, потреблявшей много топлива, и с другой - тем, что первый закон термодинамики (закон сохранения энергии) не был еще достаточно хорошо известен широкому кругу людей, занимавшихся техникой. На этом, по существу, заканчивается история так называемого вечного двигателя первого рода, изобретатели которого пытались нарушить первый закон термодинамики . Напомним, что он требует, чтобы общее количество энергии, поступающей в двигатель, было в точности равно общему количеству выходящей из него. Энергия не может исчезать или возникать из ничего. А вечный двигатель первого рода производил бы работу, вообще не получая энергии извне!
Третий период развития вечных двигателей продолжается и теперь . Этот период характерен тем, что современные изобретатели вечных двигателей в отличие от своих коллег, работавших в предыдущие времена, знают о существовании научных законов, исключающих возможность его создания. Поэтому они пытаются создать вечные двигатели совсем другого рода . Такой вечный двигатель не должен нарушать закон сохранения энергии - первый закон термодинамики. Здесь все в порядке. Но он должен действовать вопреки второму закону термодинамики. Этот закон определенным образом ограничивает «превращаемость» одних форм энергии в другие. Такой двигатель был назван вечным двигателем второго рода .
Простейшим двигателем второго рода был бы такой, который, получая тепло от окружающей среды (например, от воды или атмосферного воздуха), полностью или частично превращал бы его в работу. Он позволил бы обойтись не только без затраты органического или ядерного топлива, но и без загрязнения окружающей среды. Есть за что бороться! Но второй закон термодинамики это превращение запрещает, а поскольку этот закон известен и существует, изобретателям не остается ничего другого, как бороться именно с ним. Нападки на второй закон ведутся ими с самых разных сторон - физической, философской и даже политической. Эта борьба вокруг второго закона термодинамики составляет, по существу, основное содержание третьего периода истории вечных двигателей.
На начальном этапе истории вечных двигателей дискуссии вокруг него способствовали в определенной степени прогрессу физики, а на последующих этапах - и развитию термодинамики, и прогрессу энергетики. Более того, оба закона термодинамики родились из положения о невозможности осуществления вечного двигателя. В целом эти этапы истории вечных двигателей можно характеризовать как движение от утопии к науке . В конечном счете, сам вечный двигатель породил, если так можно выразиться, те фундаментальные научные положения, которые вырвали из-под него почву и обусловили конец его многовековой истории.
К сожалению, современные попытки возродить вечный двигатель на новой основе уже ничего науке не дают, и дать не могут. Напротив, они только вносят путаницу и отвлекают людей от настоящего дела. Теперешний этап истории вечного двигателя характеризуется попытками продвинуться в обратном направлении - от науки к утопии .
Итак, мы выяснили, что вечный двигатель - это воображаемое устройство, способное производить работу в нарушение первого (вечный двигатель первого рода) или второго (вечный двигатель второго рода) законов термодинамики. Вечные двигатели второго рода используют либо разницу температур, либо разницу давлений в разные времена суток. Но вечные двигатели второго рода немногочисленны. Поэтому я буду исследовать вечные двигатели первого рода
История
Сейчас трудно установить точно, когда, кем и где был предложен самый первый проект вечного двигателя первого рода (далее - ВД1). Есть данные о том, что в трактате великого индийского математика и астронома Бхаскара Ачарья (1 114-1185 года ) «Сиддханта Сиромани» (ок оло 1150 года ) есть упоминание о ВД1. Об этом же говорится в сочинении араба Фахра ад-дин-Ридваи бен Мохаммеда (около 1200 года ) . В Европе первые известия о ВД1 связаны с именем одного из выдающихся людей XIII века - Виллара д"Оннекура - французского архитектора и инженера. Как и большинство деятелей того времени, он занимался и интересовался многими делами; строительством соборов, созданием грузоподъемных сооружений, пилы с водяным приводом, военной стенобитной машины и даже... дрессировкой львов. Он оставил дошедшую до наших дней «Книгу рисунков» - альбом с записями и чертежами (около 1235-1240 годов), которая хранится в Парижской Национальной библиотеке.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для меня представляет интерес, прежде всего то обстоятельство, что в этом альбоме приведены рисунок и описание первого из достоверно известных проектов «perpetuum mobile». Оригинальный чертеж автора показан на рисунке. Текст, относящийся к этому чертежу, гласит: «С некоторого времени мастера спорят, как можно было бы заставить колесо вращаться само собой. Этого можно достигнуть посредством нечетного числа молоточков или ртути следующим образом». Д"Оннекур не пишет, сам он придумал двигатель или заимствовал эту идею у другого мастера. Да это и не так важно. Главное - существо дела. Обратим, прежде всего, внимание на то, что автор совершенно не сомневается, что заставить колесо вращаться само собой можно. Вопрос только в том, как это сделать!
В тексте говорится о двух вариантах ВД1 - с молоточками и с ртутью. Начнем с первого. Из текста в сочетании с рисунком идею изобретения можно понять. Поскольку число молоточков на ободе колеса нечетное, всегда с одной стороны их будет больше, чем с другой. В данном случае слева будет четыре молоточка, а справа - три. Следовательно, левая сторона колеса будет тяжелее правой и колесо, естественно, повернется по направлению против часовой стрелки. Тогда следующий молоточек повернется в том же направлении и перекинется на левую сторону, снова обеспечивая ее перевес. Таким образом, колесо будет постоянно вращаться. Идея колеса с грузами или тяжелой жидкостью, неравномерно распределенными по окружности колеса , оказалась очень живучей. Она разрабатывалась в самых различных вариантах многими изобретателями в течение почти шести веков и породила целый ряд механических ВД1 .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обращусь ко второй, не менее интересной идее ВД1, возникшей тоже в XIII веке и также породившей большую серию изобретений. Речь идет о магнитном ВД1 , предложенном Петром Пилигримом из Мерикура в 1269 году отличие от практика-инженера д"Оннекура Петр Пилигрим все же был больше «теоретиком», хотя занимался и экспериментами; поэтому его проект ВД1, показанный на рисунке выглядит скорее как принципиальная схема, чем как чертеж. По мнению Петра, таинственные силы заставляющие магнит притягивать железо, родственны тем, которые заставляют небесные тела двигаться по круговым орбитам вокруг Земли (напомним, что в то время господствовала геоцентрическая система мира Птолемея). Следовательно, если дать магниту возможность двигаться по кругу и не мешать ему, то он при соответствующей конструкции реализует эту возможность.
Насколько можно судить по схеме, двигатель состоит из двух частей - подвижной и неподвижной. Подвижная часть - это стержень, на одном (внешнем) конце которого закреплен магнит, а другой (внутренний) насажен на неподвижную центральную ось. Таким образом, стержень может двигаться по окружности подобно стрелке часов . Неподвижная часть представляет собой два кольца - наружное и внутреннее, между которыми находится магнитный материал с внутренней поверхностью в форме косых зубцов. Автор, по-видимому, полагал, что магнит, установленный на стержне, будет поочередно притягиваться к зубцам магнитов, установленных в кольцевой части, и таким образом совершать непрерывное движение по окружности.
Несмотря на явную неработоспособность такого устройства, сама идея воспользоваться магнитными силами для создания двигателя была совершенно новой и очень интересной. Она породила в дальнейшем целое семейство. В конечном счёте, не нужно забывать, что и современный электродвигатель работает на магнитном взаимодействии статора и ротора. Несколько позже появились и гидравлические ВД1. Идеи, положенные в их основу, не были столь новыми. Они опирались на опыт античных водоподъемных сооружений и средневековых водяных мельниц.
Мы выяснили, что вечные двигатели первого рода могут быть трёх типов:
Размещено на http://www.allbest.ru/
· механические;
· магнитные;
· гидравлические.
Механические ВД
Все механические ВД1 основаны на одной и той же идее, идущей от д"Оннекура: создании постоянного неравновесия сил тяжести на колесе или другом постоянно движущемся под их действием устройстве. Это неравновесие должно вращать колесо двигателя, а от него приводить в действие машину, выполняющую полезную работу. Все такие двигатели можно разделить на две группы, отличающиеся видом груза - рабочего тела.
Размещено на http://www.allbest.ru/
К первой группе относятся те, в которых используются грузы из твердого материала (назовем их условно «твердотельными» ), ко второй - те, в которых грузом служат жидкости (назовем их «жидкостными»). Количество разных вариантов ВД1 в обеих группах огромно . И поэтому я ограничусь лишь несколькими образцами, на примере которых можно проследить их эволюцию и ход дискуссий о возможности получения работы.
Начнем с твердотельных двигателей. Примерами могут служить два варианта ВД1, разработанные в разное время и в разных местах. Итальянский инженер Мариано ди Жакопо из Сиены (недалеко от Флоренции) в рукописи, датируемой 1438 годом, описал двигатель, повторяющий по существу идею д"Оннекура. Однако, здесь дана уже четкая конструктивная проработка . Грузы, представляющие собой толстые прямоугольные пластины, закреплены так, что могут откидываться только в одну сторону. Число их нечетно; поэтому слева при любом положении колеса всегда будет больше пластин, чем справа. Это и должно вызвать непрерывное вращение колеса в направлении против часовой стрелки . Александро Капра из Кремоны (Италия) описал еще один вариант ВД1 в виде колеса с грузами.
Из рисунка видно, что двигатель представлял собой колесо с расположенными по окружности равными грузами. Каждый рычаг, на котором закреплен груз, снабжен опорной деталью, установленной под углом 90° к рычагу. Поэтому грузы на левой стороне колеса, находящиеся по горизонтали на большем расстоянии от оси, чем справа, должны всегда поворачивать его по часовой стрелке и заставлять непрерывно вращаться.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Жидкостные механические двигатели принципиально ничем не отличаются от описанных твердотельных. Разница состоит только в том, что вместо перемещающихся относительно колеса грузов используется жидкость, переливающаяся при его вращении так, чтобы ее центр тяжести перемещался в нужном направлении. Все такие двигатели в разных видах развивали идею уже упоминавшегося д"Оннекура. По описанию можно представить лишь принципиальную схему двигателя. На окружности колеса под определенным углом к его радиусам закреплены на равных расстояниях замкнутые трубки, заполненные тяжелой жидкостью - ртутью. В зависимости от положения колеса жидкость переливается либо во внешнюю, либо во внутреннюю часть каждой трубки, создавая, таким образом, разницу веса правой и левой частей колеса.
Все последующие проекты механических ВД1 как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться . Можно было вместо одного колеса использовать несколько связанных между собой колес. Можно было сделать грузы в виде перекатывающихся шаров или роликов или тяжелого ремня. Была даже идея заставить колесо катиться, сделав его в виде барабана, разделенного вертикальной перегородкой. По обе ее стороны должны были быть залиты две жидкости разной плотности (например, вода и ртуть).
Магнитные ВД
Первым известным магнитным ВД1 была машина Петра Пилигрима . Новые виды магнитных вечных двигателей, появившиеся позже, основывались, так же как и первый, на аналогии между силой тяжести и силой притяжения магнита. Такая аналогия была совершенно естественной, она подкреплялась общефилософскими соображениями; кроме того, силу притяжения магнита можно было непосредственно сравнить с силой тяжести. Действительно, если на одну чашу весов положить кусок железа, а на другую - равную по весу гирю, то, воздействуя снизу на железо магнитом, можно определить его силу. Для этого нужно вновь уравновесить весы, добавочный груз будет равен силе притяжения магнита. Такое измерение произвел Николай Кребс (1401-1464 года). Именно совместное д ействие двух тождественных сил - магнита и тяжести - служило идейной основой почти всех предложенных после Петра Пилигрима магнитных ВД1 .
Размещено на http://www.allbest.ru/
Для разбора можно рассмотреть интересный и оригинальный магнитный ВД1 Джона Уилкинса. Схема этого двигателя представлена на рисунке. К шаровому магниту, расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой, установленный выше, и другой - изогнутый, установленный ниже. Изобретатель считал, что железный шарик, помещенный на верхний желоб, покатится вверх, притягиваемый магнитом. Но так как перед магнитом в верхнем желобе сделано отверстие, шарик провалится в него, скатится по нижнему желобу и через его изогнутую часть снова выскочит наверх и двинется к магниту. Кажущаяся правильность этой конструкции маскирует несостоятельность этого ВД1.
Основное заблуждение сводится к тому, что если даже магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он тем более не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом. Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик просто не сможет подняться.
Гидравлические ВД
Большое внимание, которое уделяли изобретатели ВД1 попыткам использовать для них гидравлику , конечно, не случайно. Хорошо известно, что гидравлические двигатели были широко распространены в средневековой Европе. Водяное колесо служило, по существу, основной базой энергетики средневекового производства вплоть до XVIII века. В Англии, например, по земельной описи, было 5000 водяных мельниц. Но водяное колесо применялось не только в мельницах; постепенно его стали использовать и для привода молота в кузницах, ворота, дробилки, воздуходувных мехов, станков, лесопильных рам и т. д. Однако «водяная энергетика» была привязана к определенным местам рек.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Между тем техника требовала двигатель, который мог бы работать везде, где он нужен. Совершенно естественной, поэтому была мысль о водяном двигателе не зависимом от реки. Действительно, половина дела - как использовать напор воды - была ясна. Тут накопился достаточный опыт. Оставалась другая половина дела - создать такой напор искусственно . Способы непрерывно подавать воду снизу вверх были известны еще с античных времен. Самым совершенным из нужных для этого устройств был архимедов винт. Если соединить такой насос с водяным колесом, цикл замкнется. Надо только для начала залить водой бассейн наверху. Вода, стекая из него, будет крутить колесо, а насос, приводимый от него, снова подаст воду вверх. Таким образом, получается гидравлический двигатель, работающий, так сказать, «на самообслуживании» . Никакой реки ему не нужно; он сам создаст необходимый напор и одновременно приведет в движение мельницу или станок. Можно привести три варианта гидравлических ВД1. Они все подчиняются этому принципу.
В лучшем случае, такие двигатели могут безостановочно двигаться, не совершая никакой дополнительной работы . А так как потерь энергии на трение никак не избежать, то рано или поздно такие двигатели остановятся. Среди других гидравлических ВД1 следует отметить машину польского иезуита Станислава Сольского, который для приведения в движение рабочего колеса использовал ведро с водой. В верхней точке насос наполнял ведро, оно опускалось, вращая колесо, в нижней точке опрокидывалось и пустое поднималось вверх; затем процесс повторялся. Королю Казимиру эта машина, которую патер демонстрировал в Варшаве, очень понравилась. Однако даже светские успехи титулованных изобретателей не могли скрыть того факта, что гидравлические ВД1 системы «насос - водяное колесо» на практике не работали. Нужны были новые идеи, используя которые, можно было бы поднять воду с нижнего уровня на верхний без затраты работы, не применяя механический насос.
Размещено на http://www.allbest.ru/
И такие идеи появились - как на основе использования уже известных явлений, так и в связи с новыми физическими открытиями. Первая из идей, о которой нужно вспомнить, - использование сифона. Это устройство, известное еще с античных времен (оно упоминается у Герона Александрийского), использовалось для переливания воды или масла из сосуда, расположенного выше, в другой, расположенный ниже. Преимущество такого простого устройства, используемого и до сих пор, заключается в том, что можно отбирать жидкость из верхнего сосуда сверху, не делая отверстия в его дне или стенке. Единственное условие работы сифона - полное предварительное заполнение трубки жидкостью. Поскольку, между верхним и нижним сосудами существует разность уровней, то высота столба жидкости в длинном колене трубки будет больше, чем в коротком. Естественно, что жидкость будет самотеком переливаться из верхнего сосуда в нижний. изобретение вечный двигатель
Возникает вопрос - как же можно использовать сифон для подъема воды, если его назначение обратное - слив воды? Однако именно такая парадоксальная идея была выдвинута около 1600 года и описана в книге «Новый театр машин и сооружений» (1 607 г од ) городским архитектором Падуи (Италия) Витторио Зонка . Она заключалась в том, чтобы сделать верхнее, короткое колено сифона толще - больше по диаметру, как показано на рисунке. В этом случае, считал Зонка, вода в левом, толстом колене, несмотря на его меньшую, высоту перевесит воду в тонком колене и сифон потянет ее в противоположном направлении - из нижнего сосуда в верхний.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Он писал: «Сила, которая проявляется в толстом колене, будет тянуть то, что входит через более узкое колено» . На этом принципе и должен был работать ВД1 Зонки, показанный на рисунке. Сифон забирал воду из, нижнего водоема справа в узкую трубу (правое колено сифона); вода из широкой трубы (левое колено сифона) сливалась в сосуд, расположенный выше водоема, откуда она подавалась на водяное колесо и сливалась снова в водоем . Колесо через вал вращало мельничный жернов. Эта оригинальная машина, естественно, работать не смогла, так как по законам гидравлики направление движения жидкости в сифоне зависит только от высот столбов жидкости и не зависит от их диаметра.
Вот мы и рассмотрели разные типы ВД.
Можно составить такую схему:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Заключение
В заключении, конечно, хочется сказать, что вечный двигатель - это идея заманчивая, но не состоятельная. Первый и второй законы термодинамики обойти нельзя. В своей работе я рассмотрел некоторые проекты (которых существует бесчисленное множество) вечных двигателей первого рода. Идеи создать вечный двигатель уже давно ушли в прошлое, но есть такие люди, которые занимаются этим и сейчас. Несмотря на то, что, казалось бы работа не актуальна, её востребованность трудно недооценить: человечество с постоянным наращиванием потребительских мощностей нуждается в дешевом (а лучше бесплатном) источнике энергии, на роль которого неплохо подошел бы вечный двигатель.
Список литературы
1) Ребане К.К. Энергия, энтропия, среда обитания. Таллин: Валгус, 1984.
2) Стырикович М.А. Шпильрайн Э.Э. Энергетика. Проблемы и перспективы. М.: Энергоатомиздат, 1982.
3) Более чем достаточно?: Пер. с англ. / Под ред. Р.Кларка. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4) Второе начало термодинамики / С. Карно, В.Томсон-Кельвин, Р. Клаузиус, Л. Больцман, М. Смолуховскйй. М. - Л.: Гостехтеоретиздат, 1934. С. 310.
5) Даннеман Ф. История естествознания. Т. II, М.: ОНТИ, 1936. С. 79.
6) Кузнецов Б.Г. История энергетической техники. М.-Л.: Гостехиздат.: Вып. 2. 1935.
7) Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. М: Энергоатомиздат. 1988.
8) Бродянский В.М. Энергия -- проблема качества // Наука и жизнь. 1982. №3. С. 88-95.
9) Ресурсы сети Internet
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность вечного двигателя. Самая древняя модель механизма такого типа. Описание особенностей конструкции мнимых вечных двигателей различных авторов и их основные ошибки. Теоретические соображения о принципиальной возможности разработки Рerpetuum mobile.
презентация , добавлен 16.01.2014
История и разнообразие гипотез о создании вечного двигателя. Магнитный двигатель как вариант вечного двигателя, работающего непрерывно посредством излучения магнитной энергии. Примерная схема магнитного двигателя и его модель, воплощенная на практике.
доклад , добавлен 23.12.2010
Вечный двигатель - устройство, совершающее полезную работу без приложения механических усилий и сжигания топлива: история, неудачные конструкции; патенты и авторские свидетельства; известные изобретатели. Значение вечного двигателя как источника энергии.
презентация , добавлен 23.09.2012
Создание вечного двигателя. Вечный двигатель как воображаемый, но неосуществимый двигатель, который совершает работу неограниченно долгое время. Виды моделей вечного двигателя. Основа работы двигателя – энергия. Исключение создания перпетуум-мобиле.
контрольная работа , добавлен 17.11.2010
Основные принципы построения транзисторного преобразователя для управления трехфазным асинхронным двигателем. Анализ схемной реализации устройства. Статический расчет транзисторного ключа. Расчет элементов формирующих линию включения транзисторов.
курсовая работа , добавлен 15.02.2017
Тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию нагретого пара в механическую работу поршня. Повышение мощности двигателей. Использование паровых турбин на лесопилках. Паровая турбина Лаваля. Первое судно с паротурбинным двигателем.
презентация , добавлен 23.04.2014
Рассмотрение основных элементов электрических управляемых двигателей автоматических систем. Технические характеристики однооборотных исполнительных механизмов. Профилактический осмотр и монтаж устройства. Возможные неисправности и способы их устранения.
реферат , добавлен 01.04.2012
История создания тепловых двигателей и общий принцип их действия. Виды тепловых двигателей: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Использование современных альтернативных источников энергии.
презентация , добавлен 23.02.2011
Краткое описание функциональной схемы электропривода с вентильным двигателем. Синтез контура тока и контура скорости. Датчик положения ротора. Бездатчиковое определение скорости вентильного двигателя. Релейный регулятор тока RRT, инвертор напряжения.
курсовая работа , добавлен 30.03.2011
Исследования двигателей Стирлинга для солнечных, космических и подводных энергетических установок, разработка базовых лабораторных и опытных двигателей. Основной принцип работы двигателя Стирлинга, его типы и конфигурации, недостатки и преимущества.