Активный парус

 



ББК   22 652
УДК   629.78.064.56




                Куватов В.Г.
   К 88  «Активный парус в Солнечной системе
                Индиго,  2016  - 64 стр.   


ISBN  978 – 5 – 91722 – 268 – 4








                ООО «ИПК «Индиго
                2016г.

               
                1.  Предисловие.
    Мечтать – это одно из свойств человеческой натуры и космос есть предел этой мечты.  С давних пор человек смотрел на звезды. Появлялись новые знания, менялись представления о мире звезд. Применение оптических приборов сформировало устойчивую систему знаний о космосе. Гелиоцентрическая система знаний о космосе, поставившая в центре нашей планетной системы Солнце, пришла на смену, существующей многие века геоцентрической,  центром ее была наша планета.  Оптические приборы имеют важное значение в познании космоса. Как говорится лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать, еще более желательно потрогать, ступить на ранее недоступные земли. Нет крыльев у человека, но природой ему дано больше, это способность познания и на основе, приобретенных знаний, получать возможность достигать таких высот, что не доступны птицам.  Техника дала человеку очень многое, в том числе и возможность летать в пределах своей планеты, а в скором будущем освоить  и всю Солнечную систему. В этой книге рассматриваются реальные технические средства для освоения ближнего космоса и предлагаются новые устройства. Космические условия, в связи со спецификой свойств космоса, требуют повышенного уровня знаний  принципов движения, физических свойств различных веществ и их соединений, а также и  совершенства технологий в обработке различных материалов. Книга издается на основе статей опубликованным автором в порядке дискуссии в «Техносообществе» с 2010 года.
                2. Введение.
      Так описывает очевидец старт ракеты большой мощности. Все удаляются на приличное расстояние от стартового стола, ситуация чревата аварийностью и наблюдать за подобным зрелищем желательно из надежного укрытия. Вулкан извергающихся газов, от грохота, подобного тысяче громов, кажется что трясутся горы окружающие полигон. Что это за гром, гремит ракета? Ракета к этому грому имеет очень малое отношение. Это гремят и извиваются струи бесполезно потраченной энергии – «реактивная струя на которую опирается ракета», так иписывается классическое ракетное движение. Можно ли обойтись без этой самой струи, бесполезно потраченной, можно так выразиться, выброшенной на ветер энергии. Более преемлимой является такая картина. Большое пространство цеха наладки и окончательной доводки всех агрегатов космического аппарата для дальнего космоса. Раздвигаются панели кровли цеха и космический аппарат без большого шума, без каких либо выбросов, плавно поднимается над полом, при этом даже не колыхнулись листочки декоративной пальмы, стоящей возле ближайшего окна. Аппарат покинул место своего рождения и отправился к месту старта, которым является центральная городская площадь с ожидающими старта провожающими родственниками и просто любопытными. Каждый присутствущий может потрогать при старте, взлетающий космический аппарат.


                3. Солнечная система.
        Солнечная система является системой космических образований, объединенных силами гравитации. В ее центре находится звезда, названная Солнцем. В состав  Солнечной системы входят девять больших планет, спутники этих планет, их более шести десятков, а также многочисленные малые космические образования: астероиды, которых более пяти тысяч, сотни комет и бесчисленное количество метеоритов. Планеты разделены на две группы, это планеты земной группы Меркурий, Венера, Земля и Марс и планеты юпитерианской – Юпитер, Сатурн, Уран, и Нептун, между которыми находится пояс астероидов.  За планетой Нептун расположено Поле Койпера, которое состоит из карликовых планет и множества мелких небесных тел. На значительном удалении от Поля Койпера расположено облако Оорта – обитель ледяных пространств. Ранее в юпитерианскую ту группу входила  самая удаленная от Солнца, планета Плутон, которая исключена из состава планет из-за небольшого размера. Гравитационное поле Солнца, обусловленное 99,87 % общей массы системы, скрепляет свою систему в единое целое.  Возраст Солнечной системы, определенный классической наукой составляет четыре миллиарда лет, диаметр, по орбите бывшей планеты Плутон, девять миллиардов километров. Орбиты всех планет лежат в одной плоскости. В настоящее время космическая деятельность землян практически ограничена орбитой спутника Земли – Луной. Направлены спутники  в дальний космос в пределах планет земной группы, но они находятся в свободном полете, без перспективы возвращения. Техника ограничивает устремление землян к звездам. Ракетные системы, как основной вид космического транспорта, работают в баллистическом режиме, т.е. на едином выдохе преодолевают земное тяготение, за счет быстрого набора скорости. Солнечная Система  грандиозный космический объект, а это значит что расстояния в ней, между ее составляющими измеряются  миллионами и даже миллиардами километров. Для уверенного освоения, нашего местопребывания в космосе, необходим надежный, с практически неограниченным ресурсом работы двигателя, космический транспорт. Главное, как говорят, нужно выбрать направление поисков, а выбрали – по нему и идти. Не будем склоняться в сторону слишком заумных направлений, типа теории относительности или квантовой механики, этих протуберанцев человеческой мысли, как правило, подобное бывает и высоко взлетает, но и точно также пропадает без следа, что можно наблюдать на нашем Солнце.  К тому же в реальности намного больше неожиданностей, чем можно предусмотреть,  при испытаниях в условиях полигона. Пожалуйста, очень даже наглядный пример – изобретатели предложили аппарат, кстати даже название выбрали из кинофильма - «гравицаппа», принцип работы не объяснили, предложили действующую модель. Все вроде пошло как надо,  система рычагов, движущихся по особым траекториям, установлено на тележке. Аккумулятор, электродвигатель – щелкнули выключателем, все закрутилось, завертелось и тележка пришла в движение, без какого либо привода на колеса.  Вроде удача,  нашли то, что нужно, отправили в космос, а там не идет. Ученые возмущаются, обзывают изобретателей еретиками, а сами не могут понять и объяснить еретикам – почему не удача. Понять принцип действия подобного устройства поможет такой пример – возьмем тележку, посадим на нее человека. Пусть тележка может легко катиться по полу. Сможет ли человек на тележке передвигаться, не касаясь ничего вне тележки. Есть одна субстанция, которая создает не равные условия в направлениях действия своей силы.  Это сила тяжести. В горизонтальной плоскости все  направления равноправны и сила тяжести может проявлять свое воздействие только косвенно, посредством сопротивления трения, но в вертикальном направлении сила тяжести, всей своей мощью, направлена вниз. Как можно использовать это свойство гравитации, что бы уверенно катиться на тележке?  Можно использовать тяжелую гирю, поднимая ее руками  одновременно ногами, толкать тележку. Можно использовать гантели, махая ими определенным образом, добиваться движения тележки. Это все и осуществляется в системе рычагов при их движении в аппарате предложенном изобретателями «гравицаппы», они не учли того что в космосе нет силы тяжести и в условиях невесомости их аппарат не работает так как они ждали. Не попасть в подобный просак, наша задача.  Так что надежнее и увереннее путь классической физики, а конкретнее ее самого изученного раздела – механики. По нему и пойдем.
                4. Механика движения.
        «Простейшим видом движения в природе является механическое движение, состоящее в изменении взаимного расположения тел или их частей в пространстве с течением времени». Первым способом изменения своего положения в пространстве для человека является  ходьба, т.е.  путем  отталкивания ногами от поверхности земли человек переносит свое тело в нужном направлении. При этом земной шар получает импульс, направленный в противоположную сторону, но учитывая большое несоответствие масс,  земной шар практически не изменяет своего положения, т.е. человек не тратит напрасных усилий для вращения земного шара. Есть другой способ передвижения – плавание.  Допустим человек плывет возле стенки и просто отталкивается от нее или тоже самое, если он отталкивается ногами от дна реки. В этом случае, этот способ принципиально не отличается от первого приведенного примера – человек не приводит в движение ни стенку, ни дно реки, сто процентов усилий направлено на собственное передвижение. Заплыв продолжается, стенки нет, до дна не достать. Человек руками или ногами загребает массу воды, и толкая ее в одном направлении, передвигается в противоположном. При этом он затрачивает определенные усилия на бесполезное, для своего движения, приведение в движение, загребаемой массы воды. КПД плавания меньше чем КПД ходьбы за счет бесполезного движения  масс жидкости. То же самое, как один в один, полет в атмосфере, для движения, пусть то  птица или самолет, приводятся в движение массы воздуха в противоположном направлении, плюс  антигравитация, в итоге очередное понижение эффективности движения. Несмотря на возникающие трудности результат достижим, когда есть от чего оттолкнуться.   Приведенные примеры характеризуются тем,  что во всех этих случаях совершается, с различным эффектом, процесс отталкивания от составляющих окружающей среды.  Есть другой способ передвижения, принципиально отличающийся, от приведенного. В движение могут приводить течение реки, или ветер, в этом случае нет необходимости отталкивания. В данном случае используется  не энергия человека или птицы, а энергия природных явлений. Совершается процесс не отталкивания, а толкания -  составляющие внешней среды толкают тело в направление своего движения . Общеизвестно,  одним из первых механизмов изобретенных человеком, было колесо. Потом для увеличения своих физических возможностей был изобретен двигатель. В первых моделях использовалась сила пара, потом появился двигатель внутреннего сгорания. Главные составляющие этих двигателей – труба и поршень. Пар или газы сгоревшего топлива, расширяясь, толкали поршень и приводили в действие движитель. Для передвижения по суше движителем являлось колесо, но  можно было  с успехом использовать примитивный толкатель – прототип ноги. Отталкиваешься раз, другой. Нога проскользнула на глинистой почве, толчка не получилось, колесо тоже иногда буксует. Но как правило, Земля держит и из под ног не выкручивается – это самая надежная опора для передвижения.  Для передвижения по воде используется та же самая труба с поршнем, движитель несколько иной, для начала типа ласта. Махать приходится пошустрее – вода не твердь земная, уходит из под ласта бесполезно, вот и приходится махать им непрерывно. Вода сзади бурлит, а теплоход еле движется.  Как по земле, так и по воде человек может передвигаться и самостоятельно – маши ногами и руками и пошел. А если как птица, тут уж маши не маши, какой ветер не создавай, но силенок не хватит. Ну и что, есть труба с поршнем, приспособил крыло или воздушный винт. Частички воздуха не почва, на месте не стоят и даже не вода, какой ветер приходится нагонять сзади себя, для того что бы продвинуться. Хорошо когда попутный ветер помогает. Время идет, освоено механическое передвижение, по суше труба с поршнем на мерседесе, по воде труба с поршнем на теплоходе, в воздухе труба с поршнем на самолете. Остался космос, там чем не маши, цепляться не за что.  Можно ли использовать, нашу все могущую, трубу с поршнем для передвижения в космосе. Присмотримся внимательно к трубе с поршнем. Горячие газы или пар давит не только на поршень, они давят и на переднюю стенку нашей трубы. Уберем все лишнее, оставим один поршень, газы вытолкнувшие поршень, точно такой же импульс передадут  нашей трубе. Можно обойтись и без поршня,  та часть газов, которая его толкала свободно уйдет в окружающее пространство, не мешая, горячим газам давящим на переднюю стенку, толкать трубу вперед. Первое что необходимо, это получить горячий газ, т.е. приложить определенную энергию для активации молекул газа, сообщения этим молекулам максимальной скорости. Второе это  хаотичное движение, молекул газа, преобразовать в направленный поток, кинетическую энергию этого потока, передать корпусу, нашего аппарата. Это кстати, не отталкивание, а толкание, можно сказать, искусственно созданным ветром.
                5. Тепловое движение.
 «В разделе физики, называемом молекулярной физикой, изучаются зависимости строения и физических свойств тел от характера движения и                взаимодействия между частицами, из которых состоят тела. Молекулярная физика основывается на молекулярно-кинетической теории строения вещества. Согласно этой теории, все тела состоят из мельчайших частиц-атомов, молекул или ионов, находящихся в непрерывном хаотическом движении, которое называется тепловым движением. Экспериментальными подтверждениями молекулярно-кинетической теории являются: броуновское движение, явления переноса в различных агрегатных состояниях вещества и другие явления. Каждая молекула может в объеме газа испытать соударение с любой из ближайших к ней частиц и изменить произвольным образом направление своего движения. Соударения молекулы газа со стенкой может происходить под любым углом. В итоге тепловое движение молекул газов является беспорядочным и в среднем, в любом произвольном направлении внутри газа в любой момент времени движется одинаковое число молекул. Замкнутой (изолированной) называется термодинамическая система, которая не обменивается энергией ни в какой форме с внешней средой. Подобные системы подчиняются закону сохранения энергии: полная энергия изолированной системы  остается  неизменной при любых  процессах, в  ней происходящих».   Так говорит классическая физика. К этому можно добавить то, что каждая молекула бессчетно раз меняет свое направление движения при соударении с окружающими молекулами.  Длина свободного, без соударения, пробега молекул зависит от многих факторов, в том числе и от их совокупных движений.  При нагреве газа все молекулы имеют какую-то среднюю температуру, несут соответствующую ей энергию. Через посредство взаимодействия со всеми молекулами, каждая молекула оказывает воздействие на любую точку поверхности сосуда, в который заключен газ. Каждая молекула соударяется как с окружающими молекулами, так и со стенками сосуда. Полная энергия, без воздействия извне,  остается неизменной.
                6.  Управление тепловым движением.
  Особенностью эластичной оболочки в качестве корпуса является то, что подобная оболочка практически  не препятствует физическим процессам, совершающимся в реальном газе. Нагрев, расширение, изменение плотности. Участие в процессах теплообмена с окружающей средой, в том числе механическое перемещение в потоках окружающего газа. Воздушный шар, содержащий газ соответствующей плотности или температуры преодолевает силы тяготения при взаимодействии, заключенного в нем газа, с окружающей атмосферой. Наша цель выявить особенности взаимодействия систем газового объема и жесткого корпуса. Начнем с простейшего опыта. Возьмем легкий герметичный корпус, поместим в него легко испаряемую жидкость, для наглядности приведем соотношение их масс один к десяти. Поставили на весы, зафиксировали вес 1,1 единицы. Переведем, путем нагревания, жидкость в состояние газа. Как изменится показание весов при полном переходе жидкости в состояние газа и будет ли оно изменяться при дальнейшем нагревании корпуса.  Объем в приборе зафиксирован, плотность газа постоянна. Взаимодействие газа с окружающей средой только посредством поля тяготения, поскольку оно вносит свое изменение в характер теплового движения молекул. Весы не покажут чистый вес корпуса, но их показания будут меньше суммы масс  корпуса и заключенного в нем газа, находящегося в состоянии жидкости. В состоянии жидкости ее воздействие оказывалось только на увеличение совместного веса. При переходе жидкости в состояние газа его воздействие распространилось на всю внутреннюю поверхность корпуса. Поле тяжести воздействует на молекулы газа, изменяя их траекторию в тепловом движении. Поэтому мы не получим в показании весов чистой массы корпуса, всегда будет больше. Показания весов зависят от траектории теплового движения молекул нагретого газа и в какой-то степени  от уровня нагрева. Вес газа обусловлен ударным воздействием молекул, изменивших свою траекторию под действием силы тяготения, на нижнюю поверхность корпуса.  Аналогичные процессы происходят в земной атмосфере.  Формируется распределение атмосферного газа по плотности, чем ближе к поверхности, тем больше плотность.  Распределение плотности по высоте это уже градиент давлений,  выталкивающий молекулы воздуха от поверхности. Устанавливается тонкое равновесие между этими двумя факторами. Конденсация паров в верхних слоях атмосферы усиливает градиент давлений, это приводит к перетокам воздуха. Можно применить аналогичный способ  превысить воздействие сил тяготения на изменение траектории теплового движения   молекул газа в предлагаемом приборе.  В какой-то локальной области поверхности корпуса, создаем условия необходимые для конденсации газа. Плотность газа в этой области  понизится, для компенсации этого явления возникнет дополнительный приток молекул.  При превышении, искусственно созданным дополнительным притоком молекул,  дополнительного притока обусловленного силами тяготения и массы корпуса, корпус будет перемещаться против сил тяготения. При выборе материала корпуса, не смачивающегося жидкостью, она будет без сопротивления скатываться к нагревателю, испаряясь в процессе своего движения. При непрерывной работе нагревателя и охладителя приток молекул в охлаждаемую область поверхности корпуса создаст силу, превышающую силу тяготения и приводящую корпус прибора в непрерывное движение.
                7. Почему движение назвали реактивным.
Из классической физики в школе мы узнаем, почему тело может ускоренно двигаться в космическом пространстве,  не взаимодействуя с окружающей средой. Оказывается, есть движение, определяемое как реактивное. Читаем из учебника: «Под реактивным движением понимают движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела. При этом появляется так называемая  реактивная  сила, сообщающая телу ускорение. При сгорании топлива в камере сгорания происходит взаимодействие между ракетой и вытекающей из нее струей вещества». Подобное выражения несколько неточно. Зритель, наблюдающий полет ракеты, видит  ракету и струю газов, неразрывно связанную с ней, при этом создается впечатление, что струя толкает ракету или ракета отталкивается от струи. Не может ракета отталкиваться от струи, ей просто, не чем отталкиваться. Если мы возьмем водометный движитель, установленный на катере, можно сказать что катер отталкивается от масс воды лопастями, при вращении водяного винта, при этом за кормой образуется водяная струя, бесполезно утекающей жидкости.  Движение может передаваться от одного тела к другому при их взаимодействии. Импульс величина векторная, вектор передается  взаимодействующему телу.  Струя газа, движущаяся от ракеты это, то же самое что и выхлоп газа от автомобильного двигателя – отработанный продукт. Частицы газа в камере сгорания, имеющие вектор движения противоположный направлению движения ракеты должны уйти свободно, не тормозя ракету. Приведенное, в учебнике, определение больше подходит для системы – орудийный ствол и снаряд. До выстрела они составляют единое-целое, при выстреле, за счет расширения пороховых газов, они получают импульс движения с противоположным вектором. При этом они взаимодействуют с пороховыми газами. Пока снаряд не покинул орудийный ствол и скорость его движения меньше скорости движения частиц пороховых газов, каждая частица неоднократно будет взаимодействовать и со снарядом и с орудийным стволом, поэтому КПД системы ствол-снаряд выше, чем КПД ракеты. Мы можем толкнуть снаряд  и не используя ствол, инициируя взрыв  у  кормовой части снаряда. Снаряд приводится в движение, но он взаимодействует только с теми частицами газа, которые в него ударяются по ходу своего движения. При этом для движения снаряда используется только малая часть газа, образовавшегося при взрыве, большая часть уйдет без пользы в обратную сторону от снаряда. Молекулы газа, ускоренные после сгорания топлива в камере сгорания, толкают ракету вперед по ходу своего движения. Если камеру сгорания представить в виде сферы, поднять в ней давление, движущиеся молекулы будут равномерно давить на стенки камеры по всем направлениям. Делаем в сфере отверстие и выпускаем часть этих молекул в окружающее пространство. Они свободно уходят, ни как не воздействуя на сферу. Молекулы ударяющиеся в стенку напротив отверстия, не получая противодействия, толкают сферу вперед, в сторону противоположную движению выходящих в отверстие молекул. Струя газа, вытекающая из ракеты, это просто потерянное движение. Расчет движения ракеты, на основе расчета движения вытекающей струи газов, это упрощенный косвенный расчет, не имеющий к физическому смыслу движения ракеты ни какого отношения. Это два совершенно самостоятельных движения имеющих  одинаковый модуль импульса. В.Э. Евдокимов в своей работе, прилагаемой ниже,  «Динамика и термодинамика в расчете реактивного двигателя», приводит три способа расчета, которые ведут к одному результату. Были времена, по хрустальным сферам, рассчитывали движение планет и получали удовлетворительные результаты, а глазам своим не верили – планеты двигались по странным, петлеобразным траекториям, а иногда и в обратную сторону. Ракета везет в себе аккумулированную в топливе энергию и летит за счет преобразования внутренней энергии топлива, при его сгорании, в механическое движение частиц сгоревшего  топлива, которое передается ракете. Так определить движение ракеты будет точнее и правильнее и к тому же ясен физический смысл явления.  Таким образом, первая часть рабочего процесса ракетного двигателя, заключается в преобразовании химической энергии топлива в тепловую при переходе жидкого состояния топлива в высокоэнергичное газовое состояние. Это преобразование осуществляется в ходе химической реакции внутри двигателя, в той его части, которую называют камерой сгорания.  Вторая часть рабочего процесса двигателя заключается в передаче кинетической энергии хаотического движения молекул в механическую энергию движения корпуса ракеты. В классическом ракетном двигателе в сопле ракеты, при отражении от поверхности которого, вектора движений всех частиц сгоревшего топлива преобразуются в вектора, имеющие одно направление – противоположное вектору движения ракеты. Ракета движется за счет преобразования хаотического движения частиц сгоревшего топлива в направленный поток частиц выбрасываемой струи газов. Ракету толкают хаотически движущиеся частицы сгоревшего топлива, ударяющиеся в поверхность сопла. В данном процессе используется упругий удар, при этом можно применить расчет как по неподвижному центру масс. Тело с меньшей массой получает большую скорость и удаляется от центра масс взаимодействующих тел на большее расстояние.
                8. Кипение и горение жидкостей.
     «Горение – это химический процесс окисления горючих компонентов топлива, сопровождающегося интенсивным выделением тепла».  При горении, в результате химической реакции, образуются вещества, отличные от первоначального.            «Кипение это фазовый переход из жидкого состояния в газообразное , в ходе которого теплота передается жидкости при температуре равной температуре кипения, частицы газа приобретают при этом энергию парообразования, переданную им от источника нагрева».                В частном случае  горение жидкого топлива  и кипение жидкости объединяет одно общее свойство – в процессе горения и кипения  происходит переход  жидкости в высокоэнергичное газообразное состояние. Горение является  химической реакцией. Энергия, выделяющаяся в результате этой химической реакции, передается частицам, образующимся при горении.  При кипении частички пара (газа) приобретают энергию, равную энергии парообразования, переданную жидкости от источника нагрева. При этом, появляется возможность,  использовать свойство вещества изменять свои физические параметры при изменении своего  агрегатного состояния. Молекула газа, образующегося в процессе, как горения, так и кипения, за счет увеличения размаха своего хаотического  движения, занимает значительно больший объем, чем в жидком состоянии. Это свойство используется в ракетном двигателе.  Представим себе, что в герметичном сосуде  горит жидкое топливо, при этом повышается давление внутри этого сосуда-сферы. До каких пор будет повышаться давление внутри сферы – пока хватит прочности материала. Допустим, на каком-то участке этой сферы, материал оказался менее прочным, образовалось отверстие. Естественно, сфера пришла в движение в сторону участка сферы противоположному участку с отверстием. Как будет выглядеть баланс импульсов в этом случае. Раньше сумма импульсов, молекул газа, в замкнутой сфере, была равна нулю. Для соблюдения закона сохранения импульса, в сфере с отверстием, необходимо добавить импульс полученный сферой – равный массе ушедших в отверстие молекул на их скорость с противоположным вектором. Сфера движется в противоположном направлении по отношению к уходящим газам.  Молекулы этого газа ушли и унесли свой импульс, в сфере стали преобладать молекулы с импульсом направленным по ходу движения сферы, они и толкают сферу. С этим все понятно, так рассчитывается тяга ракетного двигателя.  Рассмотрим другой случай. В герметичном сосуде идет процесс кипения жидкости. Точно также рассмотрим баланс импульсов. При кипении повышается давление внутри сферы.  Сумма импульсов молекул пара-газа в замкнутой сфере равна нулю. Не будем испытывать прочность материала сферы.  Передний участок сферы, будем охлаждать до конденсации пара-газа. Молекула в жидкости, за счет уменьшения длины ее свободного пробега, занимает намного меньше места, чем в газообразном состоянии. Фактически в этом месте, где молекула перешла в состояние жидкости, образовалось пустое место и естественно сюда начали смещаться, за счет образования градиента давлений, путем увеличения в эту сторону, длины свободного пробега молекул, все газовые молекулы в сфере. Куда делся импульс молекулы перешедшей в состояние жидкости, пропасть бесследно он не мог, не позволяет закон сохранения импульса. Что бы сохранился баланс импульсов необходимо добавить импульс сферы, которая приходит в движение. При охлаждении идет процесс конденсации газа-пара, который приводит к появлению градиента давлений в газе, заполняющем сферу. При этом формируется направленный поток молекул газа, несущий энергию парообразования, которая при конденсации передается, в виде кинетической энергии, охлаждаемой стенке сферы.
    Вывод:  1. При горении происходит химическая реакция, при которой выделяется энергия, приводящая сферу в движение, за счет ударного упругого воздействия молекул сгоревшего топлива на стенку аппарата. При упругом взаимодействии необходимо удаление молекул, отразившихся от стенки прибора и несущего отрицательный, по отношению к движению аппарата, импульс. Эти молекулы удаляются-выбрасываются  из сферы в виде газовой струи.
                2.При кипении происходит смена агрегатного состояния без изменения химического состава. Молекулы газа-пара несущие энергию парообразования ударным неупругим воздействием, передают эту энергию охлаждаемой стенке аппарата, приводя его в движение. При неупругом ударе оба объекта и корпус и молекула газа, перешедшая в состояние жидкости, движутся в одном направлении, молекула газа—пара, отдавшая свою энергию корпусу, в виде жидкости стекает к нагревателю для повторного использования. При этом не происходит выброса-потери рабочего тела.  Кипение-парообразование и конденсация два обратимых процесса.
                9. Потоки молекул рабочего тела.            
  Рассмотрим некоторые варианты взаимодействия молекул рабочего тела со стенками корпуса аппарата. На рисунке показаны некоторые из возможных случаев воздействия 
рабочего тела на две противоположные стенки устройства, находящиеся слева и справа от наблюдателя.
    Случай 1. В  корпусе прибора камера взаимодействия слева и справа ограничена неподвижными стенками.  В нижней части камеры расположены нагревательные элементы, обозначенные четырьмя звездочками. Нагревательные элементы находятся под слоем жидкости. Уровень жидкости показан на рисунке. При нагревании жидкости, образовавшийся пар воздействует на стенки корпуса. Рассмотрим левую и правую стенки.         Сила воздействия на неподвижную стенку при упругом, лобовом ударе равна:  F = 2mvnS/t,    где   m- масса молекулы, v – скорость молекулы, количество молекул, содержащееся в единице объема - n,  S – поверхность стенки.  t – время воздействия. Воздействие производится молекулами движущимися хаотически.  Сила воздействия, хаотически движущихся молекул на неподвижную стенку, равна 1/3 F. Левая и правая стенки имеют равные поверхности, сила воздействия на любую из стенок равна:  F = 2/3 mvnS 1/t, эти силы имеют противоположное направление, сила общего воздействия на корпус прибора равна нулю. 
  Случай 2. Убрали правую стенку. Сила воздействия на левую стенку:   F = 2/3 mvnS 1/t. Сила воздействия на корпус прибора равна силе воздействия на левую стенку, за вычетом незначительной силы сопротивления,  оказываемой сопловым устройством прибора, уходящим газам. Корпус прибора под действием силы будет двигаться влево. В данном случае происходит безвозвратная потеря молекул рабочего тела. При непрерывном движении необходима подача жидкости из дополнительного источника, для поддержания установленного уровня.
   Случай 3.  Заменили неподвижную правую стенку подвижным поршнем массой М.   В данном случае, при равенстве воздействующих сил на левую стенку и поршень, в зависимости от соотношения масс корпуса прибора и поршня, имеем их различные скорости. Для простоты анализа, рассмотрим начальные и конечные условия процесса воздействия рабочего тела на составляющие прибора. В начальный момент процесс идет как во втором случае – корпус начинает двигаться влево, даже несколько быстрее в результате дополнительных сил возникающих при отражении молекул рабочего тела. Конечный момент, когда поршень доходит до упоров. Наступает случай 1, сила толкающая корпус влево компенсируется, равной ей, силой толкающей правую стенку , вместе с корпусом, вправо. Поршень, отдающий свой импульс корпусу, толкнет его вправо. В этом случае корпус прибора получит колебательное движение.
   Случай 4.  Как случай 1.  Правая стенка принудительно охлаждается. Молекулы рабочего тела взаимодействуют с охлаждаемой стенкой посредством неупругого удара.  Происходит конденсация. Рабочее тело, из  газообразного состояния, переходит в состояние жидкости, которая стекает к нагревателю. Изотропия, в среде газа рабочего тела, нарушается. Длина свободного пробега молекул увеличивается в сторону охлаждаемой поверхности. Формируется выравнивающий поток молекул. Возникает так называемое явление переноса. Кинетическая энергия молекул рабочего тела передается охлаждаемой стенке в виде неупругого удара. Хаотичное движение молекул преобразуется в упорядоченное движение потока молекул рабочего тела. Сила воздействия на правую стенку:  Fп = mvnS 1/t. Сила воздействия на левую стенку:  Fл = 2/3 mvnS 1/t. На корпус прибора будет воздействовать сумма этих сил. Они имеют противоположное направление и результатирующая сила будет равна: Fрез.= Fп -  Fл= =1/3 mvnS 1/t. Эта сила направлена вправо, корпус прибора будет совершать непрерывное движение вправо в сторону охлаждаемой поверхности при непрерывной работе нагревателя и холодильника. Топливо современных ракетных двигателей используется в большей части как инертная масса, которой сообщается определенная скорость при преобразовании потенциальной химической энергии в кинетическую энергию движения молекул сгоревшего топлива, отработанные газы, которого, при движении ракеты, выбрасываются в окружающую среду.  В предлагаемом приборе топливо используется только для нагрева инертной массы рабочего тела, которое используется многократно.
               

   
     На рисунке  показано распределение фаз рабочего тела в корпусе движителя.
В области паровой фазы происходит формирование потока молекул рабочего тела в сторону охлаждаемой поверхности. Сконденсировавшаяся жидкость стекает в зону нагрева. Энергия парообразования равна энергии конденсации, которая в виде кинетической энергии передается корпусу движителя. При выходе  с поверхности жидкости молекул рабочего тела, жидкость получает отдачу, но энергия отдачи составляет малую долю от общей энергии парообразования.
                10.  Видоизменения механического движителя.
   В настоящее время для транспортных средств имеется несколько видов движителей,
               
использующих тепловую энергию. Фактически классическим движителем является паровая машина. На верхнем рисунке показан схематический состав ее основных частей. 1- нагреватель, то есть это горелка или форсунка.  2 – паровой котел. 3 – механическая часть или непосредственно сам движитель и  4 – охладитель или конденсатор.  На рисунке ниже показана модификация первого, двигатель внутреннего сгорания, у него всего две части: горелка или форсунка и механическая часть. У этого двигателя есть преимущества перед первым, но есть и свои недостатки. Две из основных частей парового двигателя у двигателя внутреннего сгорания отсутствуют. Можно и дальше модернизировать первоначальную конструкцию и оставить от нее, всего лишь одну часть. На следующем рисунке движителем является фактически одна лишь горелка. Так называемые реактивные двигатели, оседлав пламя газовой струи, дали возможность, к передвижению транспортного средства, даже в космическом пространстве.  Есть принципиальное отличие первой машины от двух вторых. В первом случае топливо используется  чисто как нагреватель, химическая энергия преобразуется в тепловую, которая используется в следующей части машины. Рабочим телом является совершенно другое вещество, т.е. имеется возможность независимо выбирать, по оптимальным свойствам, как топливо,  так и рабочее тело. К тому же рабочее тело в первой машине не теряется, в окружающее пространство выбрасываются только газы сгоревшего топлива, например дым от дров или каменного угля. Во втором и третьем случае топливо и рабочее тело это одно и то же вещество. Естественно для оптимизации работы этих машин вещество, выполняющее функции топлива и рабочего тела должно иметь определенные свойства. К тому же рабочее тело вместе с дымом выбрасывается, допустим, уже за ненадобностью, химическую реакцию в этом случае не повернуть в обратную сторону, поэтому утилизация рабочего тела, для повторного использования, не применяется. Как работает третья машина?  Представим себе герметичный сосуд, в котором горит топливо, естественно форсунка обеспечивает поступление окислителя. Частицы сгоревшего топлива несут какой то импульс и находятся в хаотичном движении, суммарный импульс, этих частиц равен нулю. Эти частицы равномерно ударяются по всей внутренней поверхности корпуса. При этом естественно корпус остается на месте. В определенном месте, герметичного корпуса, делается отверстие и движущиеся частицы сгоревшего топлива, имеющие вектор, направленный в сторону этого отверстия, уходят наружу, в окружающее пространство. В этом случае сумма импульсов стала уже не равной нулю, преобладает импульс частиц, чей вектор направлен в противоположную сторону, относительно ушедших частиц. Эти частицы, не уравновешенные частицами, ушедшими в отверстие, передают свой кинетический импульс корпусу, который приходит в движение. Получилось так называемое реактивное движение. С этим все ясно, ракеты летают уже не одну сотню лет. У них есть, уже упомянутый нами, недостаток – рабочее тело у них выбрасывается, т.е. они имеют повышенный расход топлива, у мощных космических ракет топлива хватает всего на несколько минут, это при том, что девять десятых их веса составляет это самое топливо. Можно ли достичь такого состояния, что бы в замкнутом корпусе, без отверстия, появились не уравновешенные импульсы, что бы сумма кинетических импульсов оказалась не равной нулю, при этом корпусу бы передался не уравновешенный импульс. Произведем перекомпоновку частей составляющих двигатель. Оставляем главную часть, это источник энергии, берем котел и охладитель. В котле находится рабочее тело в жидком виде. При работе нагревателя, рабочее тело из жидкого состояния переходит в газообразное, приобретая кинетическую энергию парообразования.  Котел наполнился газом (паром), частицы которого движутся хаотично, все уравновешено. Частицы газа ударяются равномерно по всей внутренней поверхности, их суммарный импульс равен нулю. Запустим в работу охладитель. Будем охлаждать участок корпуса в верхней части. Частицы газа, попадающие на этот участок, будут прилипать к корпусу, газ (пар) будет переходить в состояние жидкости и стекать вниз к нагревателю. В этом месте плотность частиц газа будет меньше, чем в среднем по всему корпусу. За счет увеличения длины пробега, частиц газа в сторону с меньшей плотностью, будет сформирован направленный поток частиц газа к охлаждаемому участку корпуса. Этот поток несет неуравновешенный вектор кинетического импульса. Импульс этого потока будет передаваться корпусу, который придет в движение. Рабочее тело будет циркулировать внутри корпуса, передавая свой кинетический импульс при переходе из состояния газа в состояние жидкости. При этом, рабочее тело не будет теряться. В нагревателе может использоваться любой вид энергии.
                11. Перспективы космонавтики.
        Исходя из обзора современной космической техники, космонавтика движется, вернее сказать скатывается, в тупик. Все существующие ракетные двигатели работают на принципе выброса вещества в окружающее пространство. Струя уходящих газов из сопла, на которую якобы опирается ракета, уносит часть ее в виде сгораемого топлива. Как это выглядит  можно видеть из соотношения световой год и секундный ресурс современного ракетного двигателя. Этот самый изощренный результат конструкторской деятельности через несколько секунд превращается, не только в не нужный, но даже, мешающий дальнейшему полету, металлолом. Идея утилизации уходящих газов, с целью повторного использования, выглядит совершенно абсурдной при применении современных топлив. Современное ракетное топливо это конгломерат энергетической составляющей и инертной массы и обе они необходимы для полета. В электроэрозионных или плазменных двигателях есть заметное разделение этих составляющих, но инертная масса и здесь выбрасывается безвозвратно, хотя можно конечно уловить и утилизировать, но каким путем? Есть действенный способ элементарно просто решить проблему повторного использования инертной составляющей. Для этого необходимо,  во-первых использовать разделенные составляющие субстанции, приводящие аппарат в движение. Инертная масса, необходима  для передачи кинетической энергии и энергетическая субстанция, активизирующая эту инертную массу. В современных ракетах топливо, при сгорании, переходит в состояние высокоэнергичных частиц, поток которых толкают ракету. С успехом можно взять любое вещество и активизировать его нагреванием. Для таких целей очень удобно, с целью последующей утилизации, использовать вещество, используемое в качестве рабочего тела, способное пребывать, в процессе привода для движения, в двух агрегатных состояниях. Рабочее тело в состоянии жидкости активизируется, путем нагревания, до перехода его в состояние газа. Частички газа, в нагретом состоянии, находятся в быстром хаотическом движении. С целью отбора кинетической энергии определенного направления, необходимо из хаоса векторов  массы  частиц, отобрать частицы с вектором одного, необходимого направления.  Эту задачу можно решить, создав градиент давлений, определенного направления, для этого в нужном месте, охладим газ до его конденсации. За счет увеличения длины пробега частиц газа в сторону пониженного давления, получим направленный поток этих частиц. Направленный, высокоскоростной поток частиц полностью передаст свою кинетическую энергию охлаждаемой стенке корпуса аппарата, точно также как в классическом ракетном двигателе, но при этом, не отразится и не уйдет бесполезно в окружающее пространство, а перейдет в состояние жидкости и возвратится для последующего нагрева и перехода в состояние газа. Подобный цикл повторяется непрерывно. Путем регулирования интенсивности нагрева, можно управлять скоростью движения аппарата от полной его остановки до максимальной скорости. Время работы такого двигателя зависит от срока действия нагревателя и сопоставимо с космическими расстояниями и годы весьма реальный его ресурс работы, тем более, если использовать атомную энергетическую установку.   

        12. Движитель без потери рабочего тела   «Активный парус».
     Принцип действия, предлагаемого движителя, заключается в следующем. Допустим, мы имеем изолированную платформу или замкнутую сферу. Можем ли мы, находясь на этой платформе или сфере, привести их в движение.  Для приведения в движение какого либо тела , ему необходимо передать механический импульс. Мы можем просто бросить мяч в стенку, укрепленную на платформе. Но при приведении в движение мяча мы передали ему механический импульс, равный по модулю, импульса переданному платформе, толкая мяч мы толкаем платформу в противоположную сторону . При ударе мяча в стенку платформе передается импульс, компенсирующий первоначальный импульс , сообщенный платформе при толкании мяча. Суммарный импульс будет равен нулю, платформа естественно не тронется с места.  Можем ли мы, сообщая движение какому либо телу,  не передавать механический импульс платформе, т.е. ускорить тело без отдачи. Это проблема первая. Мы можем ее решить, толкая четыре мяча, соответственно изотропно в четырех направлениях, при этом суммарный импульс платформе будет равен нулю – отдачи не будет. Мы получили четыре движущихся тела, без отдачи платформе. Первую и самую главную проблему мы решили - получили движение без отдачи. Если нам удастся решить вторую проблему – без каких либо отдач направить все четыре мяча в одну точку, то естественно мы сможем сдвинуть платформу с места и привести ее в движение. Повторяя  манипулирование, с этими самыми мячами, мы можем двигать платформу непрерывно. Рассматривая мячи как рабочее тело, мы получаем движитель без расходования рабочего тела. Универсальный движитель для любых сред.  Движитель, не имеющий механических узлов, бесшумный с повышенным КПД.    Реально, проблему безопорного движителя, можно решить, решив две проблемы. Первая - придать рабочему телу движение без отдачи на конструкции движителя. В предлагаемом устройстве это выполняется нагревом газа, являющимся рабочим телом. При этом мы получаем изотропное хаотическое движение, суммарный импульс которого равен нулю. Вторая проблема – выделить в этом хаотичном движении часть молекул, отличающихся по своим параметрам от общей массы, и направить их  в определенную, локальную часть конструкции движителя. Движитель представляет собой герметичный корпус, он содержит легкоиспаряемую жидкость.  Нагреваем жидкость до парообразования.Мы получили нагретое рабочее тело с хаотичным движением молекул. Общий импульс всех молекул равен нулю. Охладим, какую то часть корпуса, до конденсации рабочего тела. В локальной области корпуса понизится давление. Хаотичное движение молекул нарушится, часть их будет просто проваливаться в область пониженного давления за счет увеличения длины свободного пробега в сторону охлаждаемой поверхности. При падении на стенку корпуса, молекулы рабочего тела передадут свой кинетический импульс корпусу движителя. В суммарный импульс, который равен нулю, входит и импульс, переданный корпусу движителя.
    На этом принципе работает предлагаемая система – «Активный парус». Активный парус универсальный движитель, действующий в любой среде, будь то жидкость, газ, вакуум. В нем нет движущихся механизмов, т.е. работа его совершенно бесшумна. При применении атомной энергетической установки, время действия движителя практически равняется времени действия энергетической установки, т.к. не происходит потери рабочего тела в окружающую среду. Область применения – практически любое транспортное средство подводное, водное, наземное, воздушное, космическое.   Предлагаемое устройство в большей степени пригодно в космической технике. Ракетное топливо обладает недостатком в том, что большая энергоемкость предполагает его более полный распад, при горении, образующиеся  легкие компоненты, которые являются рабочим телом, обладают малой массой.  Раздельное применение нагревателя и рабочего тела, позволит выбрать рабочее тело с необходимыми свойствами. При исключении потери рабочего тела, не будет необходимости иметь большие запасы его.
          
            13.  Реальный вариант движителя «Активный парус».
    Для полетов в космическом пространстве, в настоящее время применяются баллистические ракеты. Это фактически труба с порохом. Время горения топлива составляет порядка несколько десятков секунд. За это время ракета должна набрать скорость необходимую для достижения цели, например первую или вторую космические. Топливо израсходовано и ракета, фактически это уже металлом, продолжает движение , как и все мертвые космические тела, по инерции. Предлагается альтернатива современным ракетам. В предлагаемом транспортном средстве нет выброса рабочего тела, кроме технологии движения, это дает экологическую чистоту, бесшумность полета и неограниченность работы.  Нет необходимости в больших ускорениях. Возможность движения на любых скоростях, начиная с самых малых.
 Приводится схематическое устройство подобного транспортного средства.


 

   Подобная форма транспортного средства непривычна. Дело в том что в предлагаемом устройстве нет разграничений – зад, перед, нос, корма. Оно может в любое время изменить направление движения, от инерции конечно ни куда не денешься, но по крайней мере радиус поворота не зависит от  подвески. Переключением секций охладителя изменяется направление потока, т.е. направление механического импульса. Вопрос обтекаемости решается в зависимости от предназначения. Подобный вариант уже выигрывает в сравнении с ДВС. Движение в любой среде, нет механических движущихся частей, т.е. исключается технический шум. Экологичность зависит от применяемой энергетической установки и по крайней мере не привязана к определенному виду топлива. Самое главное – технологичность изготовления – на уровне велосипедного завода,  это значит дешевизна и доступность. Нет привязанности к дорогам – исключается не маловажный фактор – площадки для разгона при взлете и дороги. Без дорог планета будет парком.  К сожалению, в качестве рабочего тела может, с успехом, применяться очень мало материалов и количество их  в природе очень ограничено. Модель испытана на общераспространенном материале, естественно эффект незначителен, но близок к расчетному.
      14.  Работа движителя в  турбовинтовом режиме.

Дальнейшее усовершенствование движителя без расходования рабочего тела.
 

   Рассматривается работа движителя представленного на рисунке.  Поз.1 Правая стенка принудительно охлаждается. Молекулы рабочего тела взаимодействуют с охлаждаемой стенкой, при конденсации пара, посредством неупругого удара.  Происходит конденсация. Рабочее тело, из  газообразного состояния, переходит в состояние жидкости, которая стекает к нагревателю. Изотропия, в среде газа рабочего тела, нарушается. Длина свободного пробега молекул увеличивается в сторону охлаждаемой поверхности. Формируется выравнивающий поток молекул. Возникает так называемое явление переноса. Кинетическая энергия молекул рабочего тела передается охлаждаемой стенке в виде неупругого удара. Хаотичное движение молекул, преобразованного в упорядоченное движение потока, передается стенке прибора в виде кинетического импульса.  Для увеличения  КПД аппарата, вблизи левой стенки устанавливается турбина, сама стенка охлаждается дополнительным охладителем с целью создать перепад давления, необходимый для работы турбины.  Винт насаженный на вал турбины создает дополнительную тягу. Вместо винта, при необходимости, например в безвоздушном пространстве, вал турбины вращает электрический генератор.   

              15. Три способа расчета реактивного двигателя.
Динамика и термодинамика в расчёте реактивного двигателя.
    В зависимости от логической последовательности рассуждений существует, по меньшей мере, три взаимосвязанных способа расчёта реактивного двигателя, для однозначности - двигателя жидкостных ракет, раскрывающие сущность параметров участвующих в описании реактивного движения и в законах динамики. Вот коротко как проводятся эти расчёт с краткими же комментариями к ним.
    В одном расчёте реактивного двигателя опираются на третий закон динамики в форме закона сохранения импульса. Закон сохранения импульса позволяет найти результат взаимодействия тел, когда значения действующих сил неизвестны.
     При действии двигателя в течение небольшого интервала времени   из сопла ракеты выбрасываются со скоростью   относительно ракеты горячие газы массой  . Ракета и выбрасываемые ее двигателем газы взаимодействуют между собой.
     На основании закона сохранения импульса при отсутствии внешних сил сумма векторов импульсов взаимодействующих тел остается постоянной.
     До начала работы двигателей импульс ракеты и компонентов топлива (горючего) был равен нулю, следовательно, и после включения сумма изменений векторов импульса ракеты и импульса истекающих газов равна нулю:
               
где   - масса ракеты с остатками топлива,   - изменение скорости ракеты,   - масса выброшенных газов,   - скорость истечения газов.
Отсюда для векторов импульса получается:
               
Делением обеих частей равенства на интервал времени  , в течение которого работали двигатели ракеты, получается:
                (1)
Или               
Произведение массы ракеты   на ускорение ее движения   по определению равно силе, вызывающей это ускорение:
               
Таким образом, реактивная сила тяги   равна произведению скорости   движения выбрасываемых газов относительно ракеты на секундный расход топлива  .
Реактивная сила тяги   действует со стороны газов на ракету и направлена в сторону, противоположную направлению истечения газов.
Выражение               
есть уравнение динамики тела переменной массы для случая, когда внешние силы равны нулю. Если же на ракету, кроме реактивной силы  , действует внешняя сила F, то уравнение динамики движения примет вид:
               
               
Это уравнение получено профессором Петербургского университета И. В. Мещерским и носит его имя.
    Другой способ расчёта реактивного двигателя практически такой же, но логика рассуждений в некотором смысле обратная и выстраивается по третьему закону Ньютона в форме равенства сил действия и противодействия.
    Тяга реактивного двигателя ракеты стартующей с поверхности Земли рассчитывается по секундному расходу топлива  ,   и скорости истечения газов из сопла двигателя относительно ракеты  , 
    Работающий двигатель “забирает” у ракеты непрерывно порция за порцией компоненты топлива каждая массой  , обеспечивает наиболее эффективную реакцию горения и выбрасывает продукты горения, образуя реактивную струю. Импульс порции топлива до сгорания направлен по направлению движения и равен  , где   - мгновенная скорость ракеты относительно Земли (абсолютная скорость).
    За малый промежуток времени   масса   сгорает и выбрасывается из сопла двигателя с относительной скоростью   в направлении, противоположном движению ракеты, то есть со скоростью ( ) относительно Земли. Вначале, при  , абсолютная скорость истечения газов отрицательна (направлена к Земле), а позже, когда   положительна (направлена от Земли).
После сгорания выбрасываемая масса обладает абсолютным импульсом
                ,
 следовательно, приращение импульса составит:
               
   Второй закон динамики в первоначальной формулировке, данной Ньютоном, имеет вид:
               
    В единицу времени изменение импульса составит
               
    Физически эта величина представляет собой силу F давления на струю, создаваемую работой реактивного двигателя, определяемая из предыдущего выражения с учётом  . Учитывая, что  , получается
               
Знак “минус” показывает, что сила  , действующая на образующуюся газовую струю, направлена к Земле.
    По третьему закону Ньютона при взаимодействии двигателя с выбрасываемой им струёй последняя действует на двигатель ракеты в противоположную сторону с силой  , то есть  . Её называют реактивной силой.
    Зная реактивную силу, можно написать уравнение движения ракеты, которое без учёта поля тяготения имеет вид:
                (2)
где   – ускорение ракеты. Интегрируя последнее уравнение, К. Э. Циолковский впервые нашёл, что скорость корабля в пространстве вне поля тяготения возрастает по логарифмическому закону:
               
 где   – начальная масса корабля,   – его масса в произвольный момент
 При наличии поля тяготения уравнение движения будет:
               
Внешнее силовое поле не изменяет величины, создаваемой двигателем реактивной силы, так как эта сила определяется лишь режимом работы самого двигателя ракеты, оно меняет только закон движения изделия.
     Из сравнения выражений (1) и (2) и взаимно обратных логически последовательных рассуждений, ведущих к этим выражением, можно сделать вывод о взаимно обратной симметрии левой и правой частей этого, по сути одного и того же, выражения.
     Это значит, что масса   является аналогом скорости  , а ускорение   является аналогом секундного расхода топлива  .
     Действительно скорость истечения газов относительно ракеты   характеризует порцию массы газа, выбрасываемую двигателем, причём эта порция зависит от длительности работы двигателя и от начала отсчёта порции. Значит,   - есть аналог массы (порция массы от начала работы двигателя, а также от другого начала отсчёта данной величины). В таком случае   есть аналог ускорения, и произведение ( ) - есть аналог произведения ( )
     Порция массы топлива в бесконечно малый отрезок времени характеризует скорость ракеты, которая в свою очередь характеризует скорость изменения (уменьшения) несгоревшей массы.
     Эти замысловатые утверждения можно пояснить так: при  ,  , двигатель не работает и ракета в это мгновение вместе с нулевой порцией топлива движется в соответствии с первым законом динамики, также как и нулевая порция сгоревшего топлива в это же мгновение. Эти (нулевые) мгновения физически разные, но имеют логическую связь через одну и ту же (нулевую) порцию топлива.
     Понятно, что нулевая порция массы и нулевая «порция» времени несгоревшего топлива, а также нулевая порция массы и нулевая «порция» времени сгоревшего топлива могут быть связаны перекрёстным образом в предельном переходном состоянии работы двигателя. Перекрёстным образом связанные пары параметров не могут существовать  одновременно.
    Есть еще третий способ расчёта реактивного двигателя, в котором расчёт тяги реактивного двигателя ведётся по разности давления газов на переднюю и заднюю стенки камеры сгорания работающего двигателя.
    Удивительной представляется и логика рассуждений, в таком случае, по поводу причинности связи пары взаимно противоположных «давлений» с взаимно противоположными «тягами» двигателя, по разности которых определяется полезная результирующая тяга. Очевидно, что «бесполезная тяга» по парам взаимно противоположных направлений в камере сгорания затрачивается на деформации конструктивных элементов камеры сгорания (и не только…). Эта «бесполезная тяга» абсолютно необходима для преобразования  «тяги по всем направлениям» в пару «тяг» во взаимно противоположных направлениях вдоль траектории одного выбранного направления. По разности последней пары «тяг» двигателя ракеты и определяется полезная тяга в нужном направлении.
    Таким образом, сила тяги F ракетного двигателя есть приращение силы тяги  , обусловленное смещением начальных точек отсчёта (асимметрией) взаимно противоположных сил, пояснения на рисунке 1. На этом рисунке приведены случаи симметрии (предельное состояние - камера сгорания заглушена) и асимметрии (в камере сгорания работает выхлопное отверстие). Симметрия может быть и в камере сгорания с открытым выхлопным отверстием в представлении импульсного сгорания топлива с достаточно малой длительностью фронта давления, действующего на сечение выхлопного отверстия, запертого окружающей средой или предыдущей порцией газа. Такие случаи в квантовой механике называют состояниями с предельными взаимосвязанными параметрами. С этим сталкиваются всегда, когда дифференцируются параметры любого физического процесса по времени, при котором приращение времени, вместе с приращением функции от времени, устремляется к нулю.
    На рис. 1 силы   и   это силы, действующие на переднюю и заднюю стенки камеры сгорания реактивного двигателя. Эти силы для случая симметрии связаны так, что начальная точка отсчёта одной силы является конечной точкой отсчёта противоположной силы. В случае асимметрии это естественно нарушается, что может рассматриваться как «искривление» одной силы по отношению к другой. При этом взаимная точка отсчёта сил, делящая модули взаимно противоположных сил пополам, в случае симметрии располагается в геометрическом центре камеры сгорания. В случае асимметрии эта точка смещается, как показано на рисунке. Рисунок представляет геометрическую интерпретацию закона сохранения сил, как, впрочем, и закона сохранения любых параметров.
               
                Рисунок 1.
С учётом принятых обозначений сила тяги реактивного двигателя по модулю определяется
                (3)
    Данное выражение сопоставимо с выражением второго закона динамики в его первоначальной формулировке предложенной Ньютоном.
                ;                (4)
    Сила F пропорциональна приращению импульса   приобретённого телом в результате действия на тело этой силы. Равенства (3) и (4) выражают одну и ту же силу, то есть
                (5)
Коэффициент k в этой формуле в размерности обратной времени. Такой размерности соответствует эталон частоты, которая определяется количеством единиц (циклов, определяющих порции топлива) в единицу времени. То есть этот коэффициент можно представить как
                (6)

   Время из этого выражения обратно частоте и выражает длительность одного цикла, эталоном этого параметра является период цикла. Периодом также характеризуется длительность или время.
     Как правило, время определяется вращением стрелки часов. Угловое перемещение стрелки соответствующее периоду цикла эквивалентно полному обращению стрелки по окружности. Не поэтому ли в релятивистской механике преобразования Лоренца выражают поворот системы координат при переходе из одной инерциальной системы в другую инерциальную систему. В идеале поворот должен быть полным и сам по себе этот поворот выражает относительность и взаимность прямолинейного и криволинейного движения (Ньютон и Платон оба правы, зря сообщество предпочло Ньютона). Это отступление относится к проблеме параметров движения, к теме разговора, начатого в статьях, ранее размещённых на портале ст. «Активный парус»     Техносообщество ТМ.
Подстановка (6) в (5) даёт
      
  (7)                В левой части полученного равенства (7) стоит приращение импульса силы, создаваемой двигателем ракеты за время t, в правой части – приращение импульса изделия. Этим выражением утверждается эквивалентность импульса ( ) и импульса силы ( ) .
    Кроме того при соответствующем подборе величин k и t, нормированных условием   и запрещением одновременного существования в предельном состоянии взаимообратных коэффициентов, выражение (7) можно свести к виду
                (8)
Что выражает эквивалентность силы и импульса.
Асимметрия, в предлагаемом движителе, реализуется разностью давлений у нагреваемой и охлаждаемой стенок. Разница давлений результат конденсации рабочего тела на охлаждаемой стенке. В результате разности давлений возникает направленный поток частиц рабочего тела. Импульс этого потока передается стенке устройства.
              16. Активный парус с атомным реактором.
   Предлагается конструкция космического аппарата, называемого активным парусом. Принцип действия данного аппарата заключается в искусственном создании высокоскоростного газового  потока, который воздействует на поверхность передней стенки движителя, передает ей кинетический импульс, совершая работу по перемещению космического аппарата.               

               

«Из второго закона термодинамики следует неравноценность работы и теплоты как двух форм передачи энергии. Переход неупорядоченного движения частиц тела в упорядоченное движение тела как целого требует, чтобы одновременно происходил какой-либо компенсирующий процесс».    В предлагаемом аппарате компенсирующим процессом является переход рабочего тела из одного агрегатного состояния в другое.  Возникновение упорядоченного, направленного переноса массы, импульса и внутренней энергии объясняется явлениями переноса в газах. При этом в газах нарушается полная хаотичность движения молекул.  В химически однородном газе явление массопереноса заключается в переносе массы газа из мест с большей плотностью газа в места с меньшей плотностью.  В предлагаемом аппарате градиент давлений формируется путем нагревания жидкости с ее переходом в парообразное состояние в задней части аппарата и конденсацией пара на охлаждаемой передней стенке. Возникающий у нагревателя высокоскоростной поток пара воздействует на охлаждаемую переднюю стенку, передает ей механический и тепловой импульс.  В предлагаемой конструкции атомной модели активного паруса в качестве нагревателя применяется атомный реактор. На рисунке в зоне 1 рабочее тело в состоянии жидкости приводится в состояние кипения при циркуляции в  каналах активной зоны реактора. Высокоскоростной поток пара, показан прямыми стрелками, уходит и конденсируется на передней охлаждаемой стенке. Рабочее тело в виде жидкости по стенке стекает в зону нагрева, фигурными стрелками показана циркуляция жидкости. В зоне 2 расположены органы управления атомным реактором. В зоне 3 размещены вспомогательные помещения и биологическая защита. В зоне 4 размещаются жилые и общественные помещения для экипажа, пультовая управления реактором и охладителем.  В зоне 5 расположены устройства охлаждения. Охлаждение осуществляется тремя видами устройств. Вертикальными цилиндрами показаны мини движители «активный парус» с низкотемпературным рабочим телом, для нагрева используется тепло перенесенное высокоскоростным газовым потоком главного двигателя. Второе устройство охлаждения это тепловые насосы, они используются как для дополнительного охлаждения, так и для управления маневрированием движения аппарата. Охлаждением определенных зон передней стенки изменяется траектория движения аппарата, с возможностью поворота на 180 градусов, для последующего торможения. Третье устройство охлаждения это излучающая поверхность носовой части аппарата. Предлагаемое устройство имеет неограниченный ресурс работы двигательной установки. Обеспечивается экологическая чистота и бесшумность при работе. Универсальность – может работать в средах – под водой, в атмосфере и в космическом пространстве.
               
               
                17. Послесловие.
                Галактика элементарная составляющая Вселенной.
   Будем считать что освоение Солнечной системы уже началось. На очереди познание нашей Галактики.  В настоящее время преобладающей, в учении о Вселенной, является модель расширяющейся Вселенной, из первоначальной точки, в виде Большого Взрыва. Многие современные ученые предлагают покончить с данным направлением, создающим множество  проблем с введением дополнительных элементов в виде сил и способов преобразования материи. Здесь  дается завершенная, оригинальная модель галактики, как основной составной части Вселенной. Данная модель согласуется со всеми физическими законами и результатами космических наблюдений. Галактика это определенное количество материи необходимое для оптимального совершения процессов преобразования материи в результате  ее кругооборота. Гравитационное поле формирует Космос, посредством сжатия вещества, начиная с водородных облаков и космической пыли до звезд, галактик и всей Вселенной.   Эволюция вещества начинается на периферии галактики с вращающихся водородных облаков,  которые в дальнейшем концентрируются  в звезды.  Водород, это главное космическое топливо. В звездах, при сжатии водорода силами гравитации, синтезируются  элементы, начиная с гелия. Часть энергии синтеза расходуется для компенсации сил гравитации, при этом наступает некоторый период стабилизации. Излишек энергии синтеза, который может нарушить баланс сил, посредством конвекции или излучения свободно уходит в космическое пространство. Установившееся равновесие не может продолжаться до бесконечности. При нарушении, условий отвода  энергии синтеза,  последует взрыв звезды. Мы увидим это как вспышку сверхновой. При недостатке водорода, вследствие его неотвратимого термоядерного выгорания,  силы гравитационного сжатия превысят силы расталкивания, звезда сожмется, свет ее потускнеет. Звезда превращается в желтого карлика. В том и другом случае происходит  синтез ядер тяжелых элементов. Посредством разнообразного вида туманностей, которые образуются при взрывах звезд и с большой скоростью рассеиваются в межзвездной среде, тяжелые элементы распространяются во Вселенной. В присутствии тяжелых элементов начинается второй этап концентрации вещества. Сжатие тяжелых элементов, гравитационным полем, совершается без выделения энергии. Гравитационные силы, не сдерживаемые силами расталкивания,  сжимают вещество до полной его дезинтеграции. Материя переходит в состояние излучения.  Энергия полного распада вещества выделяется в виде космических лучей и фиксируется,  с помощью  физических  приборов, в виде жесткого излучения и потока быстрых частиц. Оптическое излучение при этом  слабое.   На прилагаемом рисунке, на задней стороне обложки,  область «б» заполнена водородом. Под действием гравитации водородные облака преобразуются в звезды. В процессе сжатия атомы водорода сливаются, образуя гелий – область «в».   При слиянии легких элементов, выделяется энергия, противостоящая гравитационному сжатию. Звезда стабилизируется, излучая энергию в окружающее космическое пространство. Израсходовав водород, звезда начинает охлаждаться и сжиматься. При этом, в зависимости от своего состава и массы, звезда взрывается,  мы можем увидеть это как вспышку сверхновой или продолжает сжиматься. При взрывах звезд происходит образование и распространение тяжелых элементов в космическом пространстве, с последующим формированием из них, новых космических объектов. Это будет уже новое поколение звездных систем в галактиках  - область «г».   В этом новом поколении космических образований, в составе вещества образующего звезды, преобладают тяжелые элементы. При сжатии тяжелых элементов энергия  не выделяется. Сжатие продолжается, при захвате массивным космическим объектом новых масс вещества, граница между атомами стирается, они объединяются в одну общую массу  в состоянии плотной плазмы - смесь протонов и электронов - область «д». Если смесь протонов и электронов, которые свободно циркулируют в протонной массе, можно назвать металлическим водородом, то ближе к центру массивного  космического образования находится жидкий металлический водород. Затем электроны сближаются с протонами настолько что, атомы водорода, преобразуются в нейтроны. Образуется нейтронная жидкость - область «е». Сжатие нарастает при продолжающемся захвате вещества массивным космическим телом, гравитационное поле увеличивается, способствуя захвату.   
     Следующий этап – электроны вгоняются в протоны, происходит аннигиляция  при слиянии электрона и положительной составляющей протона – локальные образования – протоны и электроны материи,  преобразуется в высокоэнергичные кванты  излучения, которые получают дополнительный импульс энергии - область «ж». Полная энергия  кванта излучения будет равна энергии аннигиляции электрона и протона, плюс энергия дезинтеграции дополнительной массы протона, сверх массы электрона, плюс потенциальная энергия сжатия их гравитационным полем.
          Галактика стабильная космическая система, мощных колебаний гравитации не наблюдается, то есть дефект массы при запредельном сжатии вещества относительно не большой и компенсируется захватом вещества из космического пространства. Процесс преобразования материи периодический. Главным фактором, определяющим частоту импульсов излучения, является интенсивность захвата вещества из окружающего космического пространства. Массивные космические тела в основном дробятся при входе в плотную атмосферу или разрываются силами гравитации и центробежными. Импульсы излучения, в этом случае будут частыми, не большой длительности, что и подтверждается  астрономическими наблюдениями. Процесс преобразования материи стабилизирует массу космического образования в центре галактики, обеспечивая стабильность всей галактики, как космической системы.
   Уходящее в космическое пространство, проникающее излучение, на периферии галактики преобразуется в вещество и включается в общий кругооборот. Условий перехода излучений в вещество физика знает достаточно. Совсем не обязательно удерживать все излучение, достаточно удержать его в оптическом диапазоне, чтобы космический объект воспринимался как темное пространство. На Земле физические приборы фиксируют гамма излучение в виде импульсов. Вполне возможно первоначально генерируется более жесткое излучение. 
  На прилагаемом рисунке преобразование вещества в излучение совершается по контуру «к». При достижении предельной  плотности вещества в точке 1 происходит его распад, при этом гравитационное  сжатие уменьшится пропорционально дефекту массы, за счет распавшегося вещества. В точке 2 распад вещества прекращается, так как оставшейся массы его не достаточно для предельного сжатия.
    Высокоэнергичные кванты излучения, образующиеся при распаде вещества, в виде импульсов направляются на периферию галактики. Преобразуются в нейтроны, которые  переходят в состояние атомов водорода.  В дальнейшем, уже как атомы водорода, так как нейтрон не стабильное образование, включаются в процесс сжатия с периферии галактики к центру. Так совершается непрерывный кругооборот вещества в галактике.
  Фактически это процесс утилизации отработанного продукта, тяжелые элементы, ставшие мертвым грузом во Вселенной, преобразуются в первоначальный элемент для последующей эволюции.
     В итоге, в процессе эволюции, мы наблюдаем две ветви преобразования материи. Первая ветвь – материя в состоянии вещества, с периферии галактики до ее центра, последовательно проходит стадии преобразования от самых легких элементов до сверхтяжелых, с последующим распадом. Другая ветвь – материя в состоянии излучения от центров галактик, составляющих Вселенную, уходит на ее периферию , последовательно проходит при этом преобразование до состояния вещества. Две ветви, преобразований материи, замкнуты в кольцо эволюции ее в галактиках. Протяженность Вселенной определяется расстоянием, на которое распространяется излучение в процессе своего преобразования, от волнового состояния до атомов водорода, образующих облака на окраине Вселенной.
        Вселенная это область пространства, ограниченная наличием вещества и излучения, совершающих бесконечное количество циклов, состоящих из неограниченного ряда последовательных стадий преобразований вещества, обусловленных взаимодействием, начиная с первичного элемента на периферии галактик и кончая конгломератом, подверженному распаду с переходом вещества в излучение в центрах галактик, с последующей генерацией первичного элемента.
    Первичный элемент это частица вещества – нейтрон. Нейтрон сложное образование, имеющие в своем составе два электрических антипода протон и электрон. Нейтрон частица не стабильная. Нестабильность нейтрона обусловлена его строением. Две части нейтрона, представляющие собой вихревые образования с разнонаправленным вращением поэтому, для исключения взаиморазрушения, они должны находиться на каком-то, определенном удалении друг от друга. Это и происходит в природе, через некоторое время, после зарождения, в подходящих  для этого условиях, не стабильный нейтрон переходит в стабильное состояние  –  протон-электрон, т.е. атом водорода. Допустим внешние условия не способствуют переходу нейтрона в состояние атома водорода или даже не способствуют существованию атома водорода, значит произойдет обратный процесс – вещественная частица перейдет в состояние излучения и не просто в виде хаотического всплеска, но с сохранением информации о былом состоянии, т.е. сохраняя код первичной вещественной частицы. Как эта самая первичная вещественная частица чувствует себя в ядре, какого либо элемента, в сообществе набора протонов и нейтронов. Протон это нейтрон, отдавший свой электрон на внешний слой электронов атома элемента, а нейтрон в ядре сохраняет свой вид , потому что не может вытолкнуть электрон из-за недостатком места во внешнем слое электронов. Как смотрится его сохранение нестабильности. Получается, что нейтрон выбрасывает свой электрон, но всего лишь в пределах ядра и этот электрон находит временное пристанище в ближайшем протоне, превращая его в нейтрон. Протоны в ядре испытывают взаимное отталкивание за счет положительного электрического заряда, но получив в свое распоряжение электрон и становясь электрически нейтральным, получает импульс притяжения уже как нейтральная масса. Электроны совершают периодические перемещения с одного протона на другой, в свою очередь протоны совершают колебания от центрального положения к периферии ядра за счет сил электрического отталкивания, но получив электрон, уже как нейтральная масса, за счет притяжения совершают обратное колебание от периферии ядра к центральной его части. Изменение движения электронов и протонов в ядре приводит к генерированию  эл.магнитного поля, которое оказывает влияние на внешний слой электронов атома, этим и определяются физические и химические свойства всех химических элементов. На малых расстояниях, определяемых размерами ядер элементов, сила взаимодействия масс вещества практически равна силе электромагнитного воздействия этих же масс имеющих электрический заряд.    Нейтрон, как первооснова вещества заключает в себе все свойства химических элементов.  Эта  частица, в связи со спецификой своего строения  не может существовать стабильно. Более легкая его часть, несущая отрицательный заряд,  выталкивается на некоторое расстояние и становится стабильной частицей - электроном, оставшаяся часть, несущая положительный заряд,  становится стабильной и называется протоном – образовался  стабильный самый  легкий  химический элемент водород. Это самый распространенный элемент в галактике.  Начальная частица – нейтрон, заключает в себе все свойства вещества, определяемые всеми видами взаимодействий, необходимыми для образования всех химических элементов и их соединений, включая большие органические молекулы, а также всех космических образований с возможностью эволюции их с переходом материи из состояния излучения в вещество. Нейтрон несет программу  зарождения и эволюции всего нашего материального мира - это код вещества. Это первый код, второй код – это код материальной жизни – молекула ДНК.       Стабильность ядер химических элементов обеспечивается резонансным характером взаимодействия ядерных сил. Это все характерно для так называемых нормальных условий. При высоких давлениях характерных для массивных космических тел вещество проходит ряд стадий изменений физических свойств. При достижении некоторых критических условий материя переходит из состояния вещества в состояние излучения. Этот процесс свойственен центрам галактик, в которых происходит  преобразование вещества в излучение с сохранением информации о всех свойствах вещества,  т.е. сохраняется возможность обратного процесса при достижении условий обратного перехода. Зарождение частицы первовещества, в силу своей сложности, не может быть случайным процессом, точно так же как и зарождение сложной  органической молекулы ДНК, несущей код жизни.
.      

                18. Использованная литература.
1.  Вилли Лей  «Ракеты и полеты в космос».
2. Шпильрайн Э.Э. «Тепловые трубы».
3. Яворский Б.М. и Дятлаф А.А. «Справочник по физике».
4. Куватов В.Г.  «Заявка на изобретение №2012120531 от 17.05.2012г.».
5. Гильзин К.А. «Ракетные двигатели».
6. Куватов В.Г. «Путь жизни».