Принцип действия одного поплавка двигателя 01 11357 Начнём с принципа действия одного поплавка. Вот он:
Изготовляем поплавок (переменного объёма) таким, чтобы в состоянии минимального объёма он весил ПОД ВОДОЙ 10 кг (он тонeт), а в состоянии максимального объёма он весил меньше воды на 10 кг. Тоесть, чтобы он всплывал на поверхность. Напр. если его вес =110 кг то в состоянии мин. объёма его объём = 100 литрам, а в состоянии макс. объёма его объём = 120 литрам.
Поплавок герметичный, внутри находится воздух и его механизм, вот такой напр.:
Механизм состоит из массы (любая бетонная болванка или ящик с песком), которая закреплена на конце рычага. Внутри находятся газовые пружины (или пружина) и поршень. Газовая пружина это цилиндр с поршнем, заполненный азотом под давлением. Они напр. используются в автомобилях для поддержки задней дверцы (или капота), которая открывается снизу вверх.
Поплавок находится под водой, напр. на глубине 3 м, вверх поршнем, как показано на рис.
Анализируем что происходит:
Маса (напр. весом = 100 кг) переместится вниз, переместит (втянет внутрь) поршень, уменьшая объём поплавка и сжимая газовые пружины (в которых запасаем потенциальную энергию).
На глубине 3 м давление воды приб. = 0,3 кг/кв.см. Это давление действует на поршень с силой, пропорциональной его площади. Если в нас напр. площадь поршня = 800 кв.см, то вода на глубине 3 м будет давить на поршень силой: 800 * 0,3 = 240 кг. На конце рычага имеем 240/2 = 120 кг. Если газовые пружины находятся на конце рычага, то на них действует масса (весом 100 кг) и сила 120 кг, которая передаётся от поршня через рычаг. На конце рычага имеем 100 + 120 = 220 кг. Подбираем газовые пружины толкающей силой 220 кг.
Поплавок уменьшается в объёме, его вес под водой становится = 10 кг и он тонет, напр. на глубину 8 м. (допустим, что такая глубина басейна). Поплавок проходит путь с глубины 3 м до глубины 8 м. Пройденый путь = 5 м.
Допустим что высота поплавка позволяет массе перемещаться на расстояние 50 см.
Путь, пройденныц массой = 50 см. Так как поршень толкается срединой рычага, то он пройдет путь 50/2 = 25 см. Площадь поршня = 800 кв.см * 25 см = 20 000 куб.см = 20 литров. При перемещении поршня объём поплавка уменьшился на 20 литров.
При весе 110 кг и объёме 100 л, вес поплавка под водой = 10 кг. Поплавок весом 10 кг переместился на расстояние 5 м (под действием гравитации).
Поплавок затонул на глубину 8 м. Масса внутри поплавка находится внизу, поршень перемещен (втянут) внутрь.
Тепер переворачиваем поплавок на 180° (вверх ногами). Для этого надо поднять вес 10 кг на висоту 50 см (поплавок весит под водой 10 кг, маса находится внизу), чтобы масса очутилась вверху (путь массы = 50 см).
Поплавок займет вот такое положение:
Гравитация и газовые пружины (которые отдадут запасенную энергию) переместят массу вниз, толкнут поршень вниз (изнуири), увеличив объём поплавка на 20 литров. Теперь поплавок становится легче воды, весит под водой (-) 10 кг и всплывает вверх, напр. на глубину 3 м, там его останавливаем.
Поплавок, "падая" с высоты 5 м производит энергию и для того, чтобы его перевернуть, тоже надо израсходовать энергию. Тоесть, поплавок (10 кг) "падал" с висоти 5 м и его вес (10 кг) надо поднять (переворачивая его) на высоту 50 см. Отсюда:
5 м - 0,5 м = [color=red]4,5[/color] м - [color=red]расстояние, на котором попловок производит энергию[/color]. Энергия не зависит от траэктории, а только от высоты.
Вверху (на глубине 3 м ) его снова переворачиваем, расходуя такое же количество энергии как и внизу и он тонет, и т.д.
Для того чтобы поплавки сами переворачивались и для увеличения мощности системы фиксируем поплавки к цепьям, которые обходят колёса и поплавки переворачиваются. Вот так, напр.: (схема)
Поплавки переворачиваются на 180° вверху и на 180° внизу, обходя колёса и выполняют полезную работу при погружении и всплытии.
Расчет двигателя 01 11357 (пример).
Расчет двигателя производится на основании веса массы.
Масса, это любая бетонная болванка или ящик с песком, которая закреплена на конце рычага и находится внутри каждого поплавка.
Начинаем с расчета площади поршня. Для этого выбираем вес массы и предполагаем что ось (3) верхнего колеса (1) находится на уровне поверхности воды. (см. схему)
Напр. вес массы = 100 kg.
Напр. расстояние между осями колес =
5 m.
Для этой глубины (
5 m) (точка "D" на схеме) расчитываем площадь поршня, учитывая наличие газовых пружин внутри каждого поплавка, которые находятся в сжатом состоянии (пружины были сжаты массой вверху, в точке "В").
Давление на глубине 5 м. = 0.5 kg/cm², которое действует на поршень с силой, пропорциональной его площади. Расчитываем площадь поршня.
Вес массы сосиавляет 100 kg и она находится на конце рычага. Точка, толкающая поршень, находится по середине рычага. Значит, толкающая сила умножается на 2. Масса толкает поршень с силой 100 kgf х 2 = 200 kgf. К этой силе добавляем толкающую силу сжатых газовых пружин, которая = 100 kgf. Газовые пружины тоже находятся на конце рычага, их толкающая сила передается через тот же рычаг и умножается на 2.
100 kgf х 2 = 200 kgf.
Сила, действуящая на поршень сверху вниз, через рычаг = 400 kgf:
200 kgf (от массы) + 200 kgf (от газовых пружин) = 400 kgf.
Если расстояние между осями колес = 5 m, значит давление воды на этой (5 m) глубине = 0.5 kg/cm². Отсюда: 400 kgf / 0.5 kg/cm² = 800 cm² (площадь поршня).
Для глубины = 5 m и весе массы = 100 kg, площадь поршня = 800 cm².
Так как двигатель должен полностью находиться под водой, расчитываем газовые пружины, которые надо подобрать в зависимости от глубины, на которой находится ось верхнего колеса.
Двигатель находится под водой. Ось верхнего колеса находится на глубине 3 m, напр. поплавок находится вот в таком положении:
Отсюда: - давление на глубине 3 m = de 0.3 kg/cm² (точка "B", схема) на поршень площадью = 800 cm² произведет толкающую силу 240 kgf:
800 cm² (площадь поршня) x 0.3 kg/cm² (давление воды) = 240 kgf.
Так как сила от поршня действует на середину рычага, то на его конце имеем : 240 / 2 = 120 kgf.
К этой силе добавляем силу, которая происходит от массы весом= 100 kg (Fig. 1 точка "B").
Отсюда: - на газовых пружинах (чтобы их сжать в точке "В", см. схему) имеем силу 100 kgf (вес массы) + 120 kgf (от давления воды) = 220 kgf. Эта сила сожмет газовые пружины, в которых запасаем энергию. Эту энергию употребим для увеличения объема поплавка, когда он будет находиться внизу, в точке "D" (см. схему).
В точке "D" поплавок находится вот в таком положении:
Если ось верхнего колеса находится под водой на глубине 3 m и расстояние между осями колес = 5 m, то ось нижнего колеса находится на глубине 8 m :
3 m + 5 m = 8 m.
На этой глубине (точка "D" fig. 1) давление = 0.8 kg/cm². На поршень площадью 800 cm² действует сила : 800 (площадь поршня) x 0.8 (давление воды) = 640 kgf.
0.8 kg/cm² х 800 cm² = [color=red]640[/color] kgf.
Эта сила действует на поршень снаружи.
Теперь посмотрим какая сила действует на поршень в противоположную сторону :
100 kg - вес массы.
220 kg - толкающая сила газовых пружин.
И того: 100 kgf + 220 kgf =320 kgf. Эта сила действует на корец рычага.
По средине рычага (и на поршне) будем иметь толкающую силу
320 x 2 = [color=red]640[/color] kgf. Имеем одинаковые силы, которые действуют на поршень с двух сторон.
Можем оставить и так. В этом случае вверху справа (точка "В") поршень сработает чуть ниже глубины 3 m (возрастёт давление воды) и внизу слева (точка "D"), чуть выше (уменьшится давление воды). А можем увеличить вес каждой массы на 5-10-20 kg.
Для расчёта дополнительного веса надо учитывать потери на трение в газовых пружинах и при перемещении поршня.
Все поплавки последовательно соединены гибким шлангом и воздух свободно перетекает между ними (с поплавка, который "сжимается" в поплавок, который "разжимается").
Вот и все.
__________________
S.M.
http://perpetuum.monsite.orange.fr