№ 2 (12), февраль, 2020 г.

НАУКА И ПРОИЗВОДСТВО

ДВИЖЕНИЕ БЕЗ ОПОРЫ

Толшмяков Александр Александрович

электрик, Охранная фирма «РАССОМАХА», пенсионер,

РФ, г. Кунгур

Е-mail: zairen54@mail.ru

MOTION WITHOUT SUPPORT

Aleksandr Tolshmyakov

electrician, Security company "RASOMAHA", pensioner,

Russia, Kungur

АННОТАЦИЯ

На сегодняшний день, ракета – единственное средство перемещения в космическом пространстве. В теории

движения ракеты имеет значение закон сохранения импульса. Это накладывает ограничения на дальнейшее

развитие реактивного движения. Поэтому, следует расширить понятие: реактивное движение до движения без

опоры. Теория под одноименным названием позволяет это сделать. В этой теории значение имеют закон сохра-

нения энергии и теорема о кинетической энергии. Теория «Движения без опоры» лежит в основе работы дви-

жителя, без выброса массы. Работа такого движителя не противоречит законам физики.

ABSTRACT

To date, the rocket is the only means of transportation in outer space. In the theory of rocket motion, the law of

conservation of momentum is important. This imposes restrictions on the further development of jet propulsion. There-

fore, it is necessary to expand the concept: reactive movement to movement without support. The theory of the same

name allows you to do this. In this theory, the law of conservation of energy and the kinetic energy theorem are im-

portant. The theory of "Motion without support" is the basis of the engine's operation, without mass ejection. The opera-

tion of such an engine does not contradict the laws of physics.

Ключевые слова: пушка Гаусса; тандем: спиральный ускоритель – тормоз в замкнутой цепи; работа; закон

сохранения энергии; теорема о кинетической энергии; движитель, без выброса массы.

Keywords: Gauss cannon; tandem: spiral accelerator-brake in a closed circuit; work; energy conservation law; the-

orem on the kinetic energy; propulsion, without mass ejection.

Благодаря полётам ракет в космос XX век иногда

называют «Веком Реактивного Движения». В XXI веке

эта тема исчерпала себя, т. к. на сегодняшний день,

ракета остаётся единственным средством перемеще-

ния в космическом пространстве. Средство, которое

сложно приспособить под человека. До сих пор, каж-

дый полёт космонавтов, сопряжен с подвигом. Ресурс

работы ракеты ограничен. Он зависит от массы рабо-

чего тела, истечение которого исключает сам движи-

тель. Этот недостаток, он же принцип движения раке-

ты отражён в теории движения тел переменной массы,

где большое значение имеет закон сохранения им-

пульса: «… пока ракета в покое, её скорость и им-

пульс равны нулю. Если из неё выбрасывается реак-

тивная струя, то оставшаяся часть по закону сохра-

нения импульса должна приобрести такую скорость,

чтобы суммарный импульс по-прежнему был равным

нулю». Закон сохранения импульса имеет границы

своего применения; он выполняется только в замкну-

той системе. Загнали реактивное движение в рамки

одной теории, где всё сводится к выбросу массы: «если

нет выброса массы, то нет и тяги, и ускорения раке-

ты». Закон сохранения импульса защищает теорию

движения тел переменной массы от изменений. Нет

изменений – нет развития реактивного движения в

XXI веке.

Выход из сложившейся ситуации находится в

тексте теоремы о кинетической энергии: изменение

кинетической энергии системы равно работе всех

внутренних и внешних сил, действующих на тела

системы.

∑ 𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

= ∆𝐸𝑘

Эта теорема допускает систему тел, которая бу-

дет изменять свою кинетическую энергию за счёт

внутренних сил. Для построения такой системы

лучше всего подходит пушка Гаусса – линейный

электромагнитный ускоритель масс (рис. 1).

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

Рисунок 1. Линейный электромагнитный

ускоритель масс

Устройство пушки Гаусса: она состоит

из соленоида (3), внутри которого находится ствол –

2 (как правило, из диэлектрика). В один из концов

ствола вставляется снаряд (1), сделанный

из ферромагнетика. Для большего эффекта действия

в работе пушки используются электролитические

конденсаторы (4) большой ёмкости и с высоким

рабочим напряжением.

Принцип действия пушки: При протекании

электрического тока в соленоиде возника-

ет электромагнитное поле, которое разгоняет

снаряд, втягивая его внутрь соленоида. Электро-

магнитное поле оказывает одинаковое действие, как

на снаряд, так и на орудие. Поэтому эти тела будут

двигаться навстречу друг к другу, что, в отличие от

ракеты, где её корпус и сгораемое топливо разлета-

ются в разные стороны. Это различие послужит по-

водом для пересмотра уже сложившейся концепции

о реактивном движении. В новой концепции под

общим названием: «Движение без опоры», где наря-

ду с законом о сохранении энергии будет иметь зна-

чение теорема о кинетической энергии, которая в

отличие от законов сохранения работает в замкну-

той системе, т. к. она вытекает из второго закона

Ньютона, который работает во всех системах.

Если эту пушку Гаусса установить на лафет – 5

(рис. 2), то при стрельбе из такого орудия также

возникает отдача – снаряд (1) будет двигаться впе-

ред, а орудие (2) – откатится назад в направлении V.

Это устройство следовало бы отнести к реактивному

движителю, но принцип его действия отличается от

принципа, заложенного в теории движения ракеты.

Рисунок 2. Работа линейного электромагнитного ускорителя масс при ускорении снаряда

В связи с таким отступлением, установим при-

чину отката этого орудие. Переход из электрической

энергии в механическую энергию сопровождается

работой силы Fуск., ускоряющей снаряд (1). Работа

силы Fуск. равна кинетической энергии снаряда: Ксн.

= Fуск.×S.

Выстрел из пушки Гаусса следует рассматри-

вать, как взаимодействие тел в замкнутой системе.

Согласно закону сохранения энергии полная энер-

гия таких систем сохраняется, поэтому: Кп. + Ксн. .=

0, где Кп.. – кинетическая энергия пушки после вы-

стрела; отсюда: Кп..= Ксн..

То: ∆Кп.= Fуск.×S

Получается так, что причиной изменения кине-

тической энергии ∆Кп (движения пушки в направле-

нии V) является работа силы Fуск., ускоряющей сна-

ряд – 1(рис. 2). Работа силы Fуск. происходит на рас-

стоянии S. Вне этого расстояния действие силы Fуск.

отсутствует. В рамках такого представления выброс

массы становится как бы ни у дел. Что вступает в

противоречие с законом сохранения импульса и вы-

текающим из него утверждением: «если нет выбро-

са массы, то нет и тяги, и ускорения ракеты».

Чтобы вернуть значимость выброса снаряда,

нужно найти этому правильное применение. В каче-

стве такого применения рассмотрим пушку Гаусса,

которая будет работать как тормоз или ловушка для

снаряда. Возможно и такое. В этом случае, соленои-

ды – 3 (рис. 3) включаются лишь тогда, когда снаряд

(1) проходит их центр 0п. При таком режиме работы

магнитное поле будет тормозить – «втягивать» этот

снаряд обратно, тем самым отнимать от него часть

кинетической энергии и передавать её корпусу ору-

дия – 2. Таким образом, снаряд (1) в конце своего

пути по стволу этой пушки обретёт нулевую

скорость υ0., а орудие (2) начнёт движение в

направлении V1.

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

Рисунок 3. Работа линейного электромагнитного ускорителя масс при торможении снаряда

Определить силу торможения Fтор. можно, ис-

ходя из того, что работа (А) силы торможения чис-

ленно равна изменению кинетической энергии дви-

жущегося снаряда, скорость которого υ на расстоя-

нии S снижается до нуля, то получим: А = Fтор.×S,

где S – длина тормозного пути снаряда, отсюда:

Fтор. = А

𝑆= 𝑚

𝜐²

2𝑆 , где m – масса заторможенно-

го снаряда (1).

Работа силы торможения Fтор. также приводит к

изменению кинетической энергии «пушки» (2), от-

сюда: ∆Кп.= Fтор. ×S.

А, так как прототипом тормоза является

линейный электромагнитный ускоритель масс (рис.

1), то, получим тот же результат, что на рис. 2. Хотя

есть отличие: движение V1 «пушки» – тормоза (рис.

3) имеет противоположное направление от V (рис.

2). Если объединить эти два направления в одном

устройстве, то получим законченный цикл: разогна-

ли снаряд от 0 до скорости υ – затормозили его от

скорости υ до 0. Этот цикл можно повторить в по-

следовательной цепи из таких пар, как ускоритель

(рис. 2) и тормоз (рис. 3). Чтобы работа, выполнен-

ная в их тандеме, имела смысл, нужно изменить

форму ствола ускорителя, свернув его в спираль

(рис. 4).

Рисунок 4. Работа спирального ускорителя при ускорении снаряда

Не смотря на форму, выстрел из такого орудия

сохраняет за собой эффект отдачи, т. к. движение по

спирали имеет продольную составляющую (l). Для

одной спирали этот эффект будет непредсказуем,

потому что при разгоне снаряда помимо поступа-

тельного движения в направлении V', эта «труба»

начнёт вращаться.

Чтобы исключить такое вращение спиральный

ускоритель применяется в паре, которая в своём

составе имеет разные по направлению завивки спи-

рали: одна – левая, другая правая (рис. 5). Тела (1)

стартуют с верхней площадки (3). При разгоне сна-

рядов эти спирали получат разные вращения, кото-

рые замкнутся на общую для них базу. В результате

чего платформа (4) будет двигаться только поступа-

тельно, в направлении V.

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

Рисунок 5. Пример применения спирального ускорителя в качестве движителя

Рисунок 5а. Ускоряемые тела (1) движутся син-

хронно (в зеркальном отражении по отношении друг

к другу). Эти тела m двигаются за счёт действия

магнитного поля, представляющего собой силу –

Fуск., ускоряющюю снаряд. На примере (рис. 2) было

установлено, что работа силы Fуск, ускоряющая

снаряд (1) приводит к изменению кинетической

энергии пушки (2).

Рисунок 6. Принципиальная схема движителя, без выброса массы

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

В случае устройства на рис. 5 это заключение

примет следующий вид:

∆Куст. = 2Fуск.cosα Sʹ, где ∆Куст. – изменение

кинетической энергии устройством (рис. 5) в

результате работы, выполненной силой – Fуск. для

ускорения двух снарядов (1); Sʹ – проекция пути

снаряда на ось вращения; α – угол завивки спирали

(2), который определяет угол между направлением

действия силы Fуск. и направлением перемещения

снаряда, вдоль оси вращения.

Изменённая форма электромагнитного

ускорителя масс (2) в паре со своим антиподом тор-

мозом (3), на участке h способны выполнять работу,

которая приведёт к изменению кинетической энер-

гии уже того устройства, в составе которого будет

находиться этот тандем (рис. 6).

Рисунок 6. Здесь пара: спиральный ускоритель

(2) + тормоз – 3, которая является основным звеном

в цепи, замкнутой в кольцо: I; II (рис. 6). Цепь

каждого кольца состоит из шести пар. В одной цепи

будут двигаться шесть рабочих тел – снарядов (1),

по одному на пару. Тела двигаются синхронно, в

равных интервалах друг от друга. Направление

движения снарядов (1) в цепях I и II имеют разные

направления движения (рис. 6, вид А; Б). Для этого

спиральные ускорители (2) в каждом кольце должны

иметь разное направление завивки. Цепи I и II, уста-

новлены на общей платформе П. Синхронность

движения рабочих тел (1) обеспечивает компьютер.

При корректной работе устройства, возникающие

при этом крутящие моменты, замкнутся на плат-

форму П. То, работа сил, ускоряющих и тормозящих

снаряды – 1, приведёт к изменению кинетической

энергии устройства (рис. 6), которое будет двигаться

поступательно, в направлении V.

Работу этого устройства можно отразить в вы-

ражении:

∑ 𝐴𝑖

𝑛

𝑖=1

= ∆𝐸𝑘

Описание этого выражения представляет собой

теорему о кинетической энергии: изменение кине-

тической энергии системы равно работе всех внут-

ренних и внешних сил, действующих на тела систе-

мы.

Чтобы применить эту теорему будем складывать

работу, выполненную звеном: ускоритель (2) + тор-

моз (3), на участке h рисунок 6, вид. А силами Fуск. и

Fтор., которые ускоряют и тормозят снаряд (1):

Aзв. = Fуск. cosα cos 𝛽 ℎ + Fтор. cos 𝛾 ℎ, где Aзв. –

работа, выполненная звеном: ускоритель (2) + тор-

моз (3).

Слагаемые в этом выражении равны, т. к. силы

Fуск. и Fтор. представляют собой одну и ту же силу F

– силу действия электромагнитного поля на снаряд.

Работа этой силы на одном и том же отрезке ℎ будет

иметь одинаковый результат, отсюда:

Fуск. cosα cos 𝛽 ℎ = Fтор. cos 𝛾 ℎ

Снова перепишем выражение: Aзв. = 2Fуск. cosα

cos 𝛽 ℎ или 2Fтор. cos 𝛾 ℎ

Для вывода окончательной формулы за основу

возьмём последнее выражение:

Aзв. = 2Fтор. cos 𝛾 ℎ, т. к. здесь отрезок ℎ, очеви-

ден, он равен S cos 𝛾, где S – длина тормозного пути,

которое задаётся параметрами тормоза (3), который

имеет один и тот же прототип с ускорителем (2).

Заменим силу торможения Fтор. на F – силу дей-

ствия электромагнитного поля на снаряд, получим:

Aзв. = 2Fтор. cos 𝛾 S cos 𝛾 = 2𝐹 × 𝑆 𝑐𝑜𝑠² 𝛾 ,

где F – сила действия электромагнитного поля

на снаряд.

Определим работу, выполненную устройством

(рис. 6) при ускорении и торможении всех рабочих

тел – снарядов (1):

Aуст. = n 2F× S cos² 𝛾, где n – число рабочих тел

снарядов (3), участвующих в работе устройства.

То, работа устройства (рис. 6), выраженная в

теореме о кинетической энергии будет иметь сле-

дующий вид:

𝐴уст. = ∆𝐸𝑘 . = n 2F× S cos² 𝛾 = ∆𝐸𝑘

Работа устройства на этом не заканчивается. Ра-

бота, выполненная за единицу времени равна мощ-

ности:

Aуст.. /∆𝑡 = ∆𝐸𝑘/∆𝑡 , где ∆𝑡 = 2𝑆

𝜐ср. =

4𝑆

𝜐; величины:

υ – скорость снаряда (1) и S – длина пути снаряда,

при ускорении или торможении задаются

параметрами устройств 2 и 3, которые имеют один и

тот же прототип: линейный электромагнитный

ускоритель масс (рис. 1). Правую часть этого равен-

ства: ∆𝐸𝑘/∆𝑡 представим, как мощность движителя

(рис. 6), через Nдв. и получим:

Nдв. = ∆𝐸𝑘/∆𝑡 = 𝑛 2𝐹× 𝑆 𝑐𝑜𝑠² 𝛾𝜐

4S =

𝑛𝜐𝐹×𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2 ;

Исходя из того, что электромагнитное поле ока-

зывает одинаковое действие, как на снаряды, так и

на устройство (рис. 6), то подъёмная сила этого

движителя будет равна:

𝐹под. = 𝑛𝜐𝐹 × 𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2ℎ

С целью уменьшения габаритов к этому устрой-

ству можно применить следующую схему (рис. 7).

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

Рисунок 7. Силовой блок

Здесь кольца I и II находятся друг под другом, и

крепятся к общей платформе П, которая находится

между ними. А, в остальном всё остаётся по-

прежнему.

Недостаток движителя (рис. 7): это сложность в

управлении его движением в пространстве. Этот

недостаток можно устранить, применив устройство

(рис. 7) в качестве силового блока (3) в схеме, ана-

логичной квадрокоптеру (рис. 8). Электроэнергию в

этом проекте можно получить по классической схе-

ме: двигатель внутреннего сгорания (1) – генератор

электрического тока (2).

Рисунок 8. Движитель, без выброса массы

Здесь четыре устройства (рис. 7) – четыре сило-

вых блока (3), закреплённые на общей платформе –

П. Таким образом, повышается устойчивость этой

платформы от опрокидывания при движении. В

Земных условиях действия устройств – 3 в основном

будет направлены против силы притяжения. Чтобы

управлять этим движителем следует представить

себе, что силовые блоки – 3 расположены по сторо-

нам частей света. В случае движения на восток (рис.

8, а) следует на время выключить или уменьшить

действие соответствующего этому направлению

устройство (3). Движитель повернётся на угол α,

относительно линии горизонта, и будет двигаться на

Восток. Так следует поступать в любом из направ-

лений.

Проведём расчёт такого движителя (рис. 8).

Для примера возьмём: m – масса рабочего тела:

0,001 кг;

число рабочих тел: n = 48 шт.;

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

скорость рабочего тела после ускорения: υ =

500м/сек;

S – длина тормозного пути: 1м;

сos 𝛾 = 0,326; ℎ = 0,326 м

Для расчёта движителя (рис. 8) применим

формулы:

Nдв. = 𝑛𝜐𝐹×𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2 и 𝐹под. =

𝑛𝜐𝐹×𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2ℎ, где F =

𝑚𝜐2

2𝑆.

Найдем силу F:

F = 𝑚𝜐2

2𝑆 =

0,001×500×500

2×1 = 125 н.

Определим мощность движителя Nдв :

Nдв. = 𝑛𝜐𝐹×𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2 =

48×500×125×0,326×0,326

2 = 159,415

Квт.

Определим подъёмную силу движителя Fпод.:

Fпод.= 𝑛𝜐𝐹×𝑐𝑜𝑠² 𝛾

2ℎ =

159415

0,652 = 244,501 Кн.

Такая сила в состоянии оторвать от Земли

устройство весом 200 Тн.

Уменьшим этот вес до 100 Тн, …и, если подъ-

ёмная сила больше Веса движителя; и будь он «кос-

мическим кораблём»*, то устремится вверх.

_____________________________________________

* Для такого проекта можно применить мини

атомный реактор типа ВВЭР. Установка с топливом

и системой охлаждения имеет массу в 20 тонн и рас-

считана на 10 лет работы на номинальной мощности

в 70 мегаватт без дозаправки. Впечатляют действи-

тельно миниатюрные размеры – реактор имеет всего

2.5 метра в высоту и 1.5 метра в ширину! Такая

энергетическая установка могла бы «вписаться» в

предлагаемый проект.

Двигаясь с ускорением, хотя бы в 2м/сек² при-

мерно через час или чуть больше этот корабль до-

стигнет 1-й космической скорости и «встанет» на

орбиту Земли. Если не останавливаться и продол-

жать ускоряться, то преодолев силу притяжения,

ускорение движителя примет значение больше g.

Следует привести это ускорение в соответствие

Земному притяжению, и отправиться в нужном нам

направлении. В этой концепции выход в космос

произойдёт с меньшими нагрузками. Дополнитель-

ная нагрузка в 2 – 3 м/сек.² посильна каждому. Дви-

жение с ускорением а, равным 9,8м/сек². избавит

космонавтов от невесомости. Отсюда, каждый из

нас сможет принять участие в освоении Солнечной

системы; было бы желание.

Космические путешествия к цели следует про-

водить по следующей схеме (рис. 9). Делим рассто-

яние S до выбранного объекта на две равных части.

Первую половину пути мы будем двигаться с уско-

рением: а = 9,8 м/сек…, а вторую с тем же торможе-

нием: ̶ а = 9,8 м/сек. В середине пути (в точке С)

следует прервать работу движителя и развернуть его

силовые блоки на 180 градусов. Затем вновь вклю-

чить движитель, действие которого будет направле-

но против движения. С этого момента начнётся тор-

можение, которое продлиться до самого конца пу-

тешествия. При достижении цели, скорость движе-

ния должна снизиться до той, с которой начали, от-

правляясь в этот путь. Дальше «дело техники», и мы

на Луне.

Рисунок 9. Схема проведения космического путешествия

Точку (С), середину пути определим по време-

ни, которое можно вычислить по формуле: 𝑡 = √2𝑠

𝑎 ,

отсюда: 𝑡𝑐. = √2𝑠/2

𝑎 = √

𝑠

𝑎 , где 𝑡𝑐. – время движе-

ния, с ускорением до точки (С ); S – расстояние в

метрах от А до Б.

Тоже время нужно на торможение, т. к. отрица-

тельное ускорение ̶ ( ̶ а) будет тем же, и равное

9,8м/сек², а участки пути СБ и АС равны, отсюда,

время всего путешествия составит:

𝑡пут. = 2√𝑠

𝑎 , где 𝑡пут. – время всего путеше-

ствия.

Теоретически, часть энергии для торможения

можно взять из космоса. Как известно солнце обла-

дает мощным магнитным полем, которое распро-

страняется в пределах нашей планетарной системы.

А при пересечении магнитных линий рамкой из

проводника возникает электрический ток. При

наличии такой наружной «рамки» у движителя, да-

же при малой плотности магнитного поля, но при

скорости: 820 км/сек.*, это вполне допустимо. Оста-

ётся только развернуть и подключить эту «рамку» в

электрические цепи движителя. Наличие такой

«рамки» - контура также необходимо для защиты от

жёсткого электромагнитного излучения.

Космические путешествия желательно прово-

дить вне плоскости вращения планет, что возможно,

для движителя, без выброса массы, при его способ-

ности к маневру. В этом пространстве меньше ме-

теоритов.

Таким образом, будет осуществляться новая

эпоха в колонизации планет нашей солнечной си-

№ 2 (12), февраль, 2020 г.

стемы и в этом нам помогут движители, без выброса

массы. В теории движения такого движителя важен

закон сохранения энергии, который утверждает: «…

Природа не допускает появление энергии ниоткуда

и исчезновение её в никуда. Возможным оказывает-

ся только так:

_____________________________________________

*Именно с такой скоростью будет двигаться

предлагаемый «пример» в точке С, при путешествии

на Марс.

сколько одно тело теряет энергии, столько

другое приобретает; сколько убывает одного вида

энергии, столько к другому виду прибавляется». Это

утверждение не противоречит тому, что причина

движения устройства (рис. 6) определяется фактом

выполненной работы, которая происходит внутри

этой системы. Здесь уместна теорема о кинетиче-

ской энергии, которая работает всегда, т. к. для её

доказательства применяется второй закон Ньютона.

Этот закон работает во всех системах. Теорема о

кинетической энергии допускает систему – устрой-

ство, которое будет изменять свою кинетическую

энергию за счёт внутренних сил.

Движитель, без выброса массы не следует отно-

сить к перпетуум-мобиле, т. к. для его работы тре-

буется электроэнергия. Если учесть, что электроме-

ханические устройства имеют высокий КПД, то

приблизительный расход электроэнергии можно

определить по работе силы F– силы действия элек-

тромагнитного поля на рабочие тела, отсюда:

Wэл. ≈ 𝑛𝜐𝐹

2. В таком представлении работа движителя

(рис. 6) не будет противоречить законам физики; всё

происходит в рамках этих законов.

Статья публикуется с целью обсуждения науч-

ным сообществом предложений автора. На эти

предложения подавались заявки на изобретение и

полезную модель. В этих заявках движитель был

представлен как реактивный. Отсюда, вытекает ре-

шение об отказе в выдаче патентов с одной и той же

формулировкой: «… работа, заявленного

движителя противоречит фундаментальному

закону сохранения импульса и, следовательно,

реализация назначения заявленного(ой) изобретения

(полезной модели) невозможна». Хотя, заявлен

движитель, при работе которого масса остаётся

неизменной. Для такого случая теория движения

тела переменной массы становится не уместной.

Список литературы:

1. Физика. 9 класс - Кикоин И.К., Кикоин А.К.

2. Заявка на изобретение: 2015105447, «Реактивный движитель, без выброса массы»; дата подачи: 17.02.2015.

3. Заявка на полезную модель: 2019110533, «Неореактивный движитель»; дата подачи: 09.04.2019.