Оглавление

Полет птиц и насекомых без формул

Предисловие

Уже более ста лет летают самолеты. чуть меньше ракеты и спутники, но до сих пор нигде не применяется машущий движитель, хотя бы летом на воде для развлечения детей.

Сидят, например, дети в лодке, в которой вместо паруса закреплен машущий движитель, раскачивают лодку (дети, как мы знаем, любят раскачивать лодку) и плывут.

Почему плывут? Потому что при раскачивании лодки приводится в действие машущий движитель. Он и толкает лодку.

Или, скажем, большой плот. На плоту качели, в центре которых вертикально закреплен машущий движитель. Дети качаются на качелях, а плот плывет. Качели приводят в движение машущий движитель, который и толкает плот.

Ну, а взрослым, думаю, было бы интересно проплыть на SUP-доске, отталкиваясь не веслом от воды, а машущими движителями от воздуха.

Что требуется для всего перечисленного? Самая малость.

Для того, чтобы изготовить машущий движитель, способный двигать хотя бы SUP-доску, надо понимать физику машущих движителей, то есть физику процесса или «физическую схему», происходящую при взмахах крыльев птиц и насекомых. Остальные трудности решаются в рабочем порядке.

Именно на эту трудность обратил внимание профессор Голубев В. В. в своем докладе почти 80 лет назад.

«…Трудности носят не математический, а чисто физический характер. Дело состоит в неясности самой физической схемы, которой можно было бы стилизовать процесс, происходящий при взмахе крыла; и недостаток этой физической схемы не может быть заменён никакими… математическими средствами, как бы сложны они не были». Голубев В. В. Тяга машущего крыла. Доклад на сессии ОТН АН СССР, январь, 1946 г., «Известия АН СССР, ОТН», 5, 1946 г.

К сожалению, но до сих пор никто не предложил людям простой, надежный машущий движитель.

Все современные бесчисленные публикации на тему птичьего полета сплошь усеяны многочисленными формулами и расчетами.

Обнародованы различные теории полета птиц и насекомых, но при этом у народа как не было в руках машущего движителя, так и нет.

Любые теории, любые исследования в итоге должны иметь прикладной характер. В противном случае они бессмысленны и вредны. Исключения везде есть, конечно, но я не о них.

80 и более лет назад математика тоже была на достаточно высоком уровне. Однако, профессор Голубев В. В. говорит не о математических средствах, а об отсутствии понимания физического процесса, происходящего при взмахах крыльев птиц.

Без понимания принципа работы крыльев птиц и летающих насекомых невозможно дать людям действующий образец машущего движителя.

В книге «Полет птиц и насекомых без формул» отсутствуют какие-либо формулы и расчеты.

В книге изложена начальная «физическая схема» того, что происходит при взмахе крыла птиц и насекомых, послужившая основой создания машущего движителя, который успешно работает на SUP-доске, а также фото и описание действующих образцов.

Читайте, вникайте, изготавливайте машущие движители, устанавливайте их на лодках, на плотах, и на других плавательных средствах.

Получайте удовольствие не только от физических нагрузок при махании, но и от необычного, Вами ещё не пережитого ощущения от движения, когда отталкиваешься не от воды, а от воздуха, как птица!

Птицы

Представленная книга является заключительной частью под названием «Машущий движитель птичье перо», поэтому в ней нет повторения или краткого пересказа первых двух частей. Итак, птицы…

В связи с тем, что птицы значительно отличаются от насекомых, являясь наиболее развитыми живыми существами, их полет тоже отличается от полета насекомых.

Из-за многих принципиальных отличий между птицами и насекомыми, несколько затруднительно оказывается понимание и объяснение птичьего полета.

Но затруднение в понимании вызвано, в основном тем, что крылья у птиц, не считая других особенностей физиологии и строения всего тела, являют из себя набор перьев различной формы, длины и толщины, грубо говоря, «всунутых» в кожу, обтягивающую плечи, локти и кисти птицы, и «упертых» в кость.

Скелет у птиц внутренний, который не мешает расположению на нем необходимого количества мышц. Птицы теплокровные, кровеносная система замкнутого типа, циркуляция крови происходит по венам, поэтому кровь своим давлением непосредственного участия в движении, как у насекомых, не принимает.

Кожа у птиц сухая, без жировых желез. Смазка крыльев производится через бородки второго порядка, находящиеся на перьях. Резервный запас смазки, которым птица пользуется при необходимости, находится в копчиковой железе.

Крылья птиц имеют костный скелет, мышцы и набор перьев, что обеспечивает крыльям достаточный вес и подвижность. Множество подвижных суставов и значительное количество мышц дают возможность изменять положение крыла в пространстве, а также изменять в полете площадь и объем не только всего крыла, но и его отдельных частей, например, локтевой части или кисти. Все это в совокупности открывает неограниченные возможности для управления полетом. Сами крылья покрыты перьями разной формы и разного назначения, благодаря которым вообще стал возможен полет.

Функции удержания скелета, передвижения по земле, прыжков и управляемого полета, возложены у птиц только на мышцы.

Длина крыльев, их форма и профиль, зависят от места обитания птицы и способа добывания пищи.

У птиц, живущих в лесу, крылья будут широкими, но короткими, а хвост или узкий и длинный, или широкий и короткий со множеством перьев: в лесу ветра нет, но зато много препятствий. У полевых птиц крылья средние, т.е. и не длинные, и не узкие, хвост тоже средний: мало препятствий и есть ветер. У морских птиц крылья узкие и длинные, хвост развитый: сильный морской ветер.

Перья

Перья птиц многофункциональны, поэтому имеют разную форму и разные размеры. Но внутреннее строение у них, у всех, одинаковое (кроме пуховых перьев).

Перьевой покров, во-первых, служит для сохранения тепла.

Во-вторых, является для тела внешним защитным слоем от осадков и механических повреждений.

В-третьих, значительно увеличивает величину птицы, что положительно сказывается на качестве полета.

В-четвертых, создает вокруг себя тонкую воздушную прослойку, многократно увеличивающую скольжение в воздухе.

В-пятых, воспринимает на себя и передает на тело многочисленные, даже очень слабые, импульсы сил, поддерживающие птицу в полете.

В-шестых, являются хорошими рецепторами, воспринимающими и передающими информацию об изменениях потока воздуха, проходящего по телу птицы.

В-седьмых, сглаживают выпуклые участки тела, чем увеличивают обтекание формы, воспринимают на себя всю силу и мощь потоков встречного воздуха, толкая птицу вперед, навстречу этим потокам, и т. д.

Вообще, значение птичьих перьев для осуществления полета лучше переоценить, чем недооценить. Недооценка значения перьев привела многих исследователей к серьезным ошибкам в решении задач не только по аэродинамике птичьего полета, но и к принципиальным изменениям самой теории полета птиц. Переоценка же качеств, как правило, к столь негативным результатам не приводит.

Необходимо помнить, что у птиц, как и у насекомых, все тело участвует в полете, а не только одни крылья и хвост. Именно тело является основной несущей поверхностью, воспринимающей общую подъемную силу, которую создают и направляют на тело крылья. При этом тело обильно покрыто перьями, которые постоянно соприкасаются с воздухом и воздушными потоками, увеличивая скольжение внутри него.

Поэтому я более подробно опишу структуру перьев и их характерные особенности.

Перо состоит из очина, стержня и опахала. Опахало состоит из бородок первого и второго порядка, которые образуют множество ячеек.

Бородки первого порядка выходят из середины стержня под острым углом к нему и направлены в сторону очина, если смотреть сверху на перо.

Если смотреть сбоку на стержень, то можно заметить, что бородки и в этом положении имеют небольшой угол, а не находятся перпендикулярно стержню. При этом толщина бородки, во-первых, меньше толщины стержня, а во-вторых, находится выше его середины.

Бородки второго порядка выходят из бородок первого порядка, подобно тому, как бородки первого порядка выходят из стержня пера.

Бородки второго порядка с обеих сторон имеют искривленную форму, более длинная часть которой устремлена кверху и концом загибается вниз, а короткая часть наклонена вниз с изгибом кверху. Такая форма дает возможность расположить огромное количество бородок в ряд с нахлёстом более длинной своей частью над короткой.

Бородки второго порядка расположены близко друг к другу и своими широкими частями склеены не только между собой, но и с соседней бородкой, образуя почти непроницаемую поверхность.

Стержень пера, бородки первого порядка и бородки второго порядка образуют в опахале три уровня с тремя объемами воздуха. Первый, самый малый объем, находится между бородками второго порядка. Второй, несколько больший объем, находится ниже первого, между бородками первого порядка. Третий объем воздуха находится еще ниже и ограничивается контуром опахала пера.

Нижняя поверхность опахала пера, состоящая из сравнительно толстых бородок первого порядка, не имеет ровной поверхности.

Верхняя сторона опахала состоит из маленьких, жирных, склеенных между собой бородок второго порядка, образуя весьма ровную и гладкую поверхность. В связи с этим, сила трения верхней поверхности будет на много ниже, чем на нижней стороне, следовательно, и скольжение выше. То есть верхняя поверхность птичьего крыла, врезающегося в плотный воздух, практически, не будет встречать препятствия.

При любом, даже самом незначительном на первый взгляд, движении крыла, будет увеличиваться давление в самом малом объеме первого уровня. Когда сила давления превысит силу склеивания, то между бородками появляется узкая щель, в которую с огромной скоростью устремляется зажатый воздух. Сила реакции будет воздействовать на бородки. Бородки второго порядка передадут импульс на бородки первого порядка, а те в свою очередь передадут усилие на стержень пера. Тысячи, десятки тысяч одновременных импульсов мгновенно расширят опахало, увеличив его площадь, и перо будет готово к дальнейшей работе.

Полного расцепления между бородками не происходит, так как бородка второго порядка имеет тоненькие волосики, которые оканчиваются крючочками и при растягивании сцепляются друг с другом. Эти крючочки и препятствуют дальнейшему разрыву между бородками.

Избыток давления воздуха во втором объеме устремляется в верхний, первый объем, а сила реакции воздействует на бородки первого порядка, которые передают усилие на стержень пера.

Увеличенное количество воздуха в третьем объеме направляется, во-первых, в верхний уровень, а, во-вторых, из-под опахала. Сила реакции воздействует на все бородки и приводит в движение стержень пера. Направление движения воздуха из-под крыла будет не хаотичным, а разделенным на потоки и направленным вдоль бородок первого порядка.

Таким образом, даже при малейшем движении крыла появляется сила тяги. В связи с тем, что опахало разделено стержнем на две неравные площади, то стержень начинает скручиваться и плотнее прижиматься к находящемуся рядом перу.

Пуховые перья, нитевидные и щетинки, а также дополнительный стержень с пухом на контурных перьях, находящиеся в непосредственной близости к телу птицы, являются хорошими амортизаторами во время полета, которые к тому же автоматически поддерживают необходимую величину птицы, т.е. площадь опоры тела птицы.

Все перья, непосредственно соприкасающиеся с воздухом, т. е. верхние кроющие и нижние кроющие хвоста, большие, средние, малые кроющие крыла, головы, шеи и тела, и т. д. тоже постоянно автоматически создают тягу. Подробно об этом будет рассказано позже.

Рулевые перья, находящиеся на хвосте птицы, по форме и по назначению соответствуют маховым перьям крыла.

При движении птицы в воздухе, происходит естественное завихрение воздушных потоков, направленных в сторону движения птицы, вызванное захватом частиц воздуха кроющими перьями туловища. Кинетическую силу этих потоков и воспринимает на себя хвостовое оперение птицы. При малых скоростях хвост широко раскрыт, так как волны, идущие вдоль тела, сравнительно слабые. При больших скоростях, волны «плотные» и «сильные» поэтому хвост находится в собранном положении.

Рулевые перья на стержне имеют бороздку, частично направляющую поток воздуха под нижние кроющие перья хвоста. Это необходимо для того, чтобы сохранялась необходимая подвижность рулевых перьев.

Оперение туловища птицы обеспечивает максимальное скольжение в воздухе, так как все кроющие перья расположены на теле внешней, гладкой, стороной опахала наружу. Но на крыле есть свои особенности. Гладкая сторона опахала перьев по всей поверхности расположена сверху крыла, а снизу крыло гладкое лишь до начала опахал маховых перьев или до окончания кроющих перьев.

Таким образом, верхняя сторона крыла является более скользкой, чем внутренняя, соответственно, и перетекание воздуха сверху будет происходить без его разряжения, а снизу крыла будет наблюдаться торможение потока и в связи с этим, турбулентность. Это необходимо для того, чтобы не происходило загибания кончиков второстепенных маховых перьев кверху, могущее возникнуть в случае уменьшения давления потока воздуха, протекающего над крылом. Во время всего полета маховые перья постоянно должны сохранять естественный изгиб пера, обеспечивая неизменным общий профиль крыла.

Разные площади опахал пера обусловлены не только аэродинамическими качествами и плотным прилеганием перьев друг к другу. Перья создают излишек площади оперения, чтобы во время отсутствия какого-либо пера (во время линьки или после нападения хищника), тяга крыльев оставалась почти без изменений.

Скелет и мускулатура

Скелет у птиц, в отличие от насекомых, внутренний, т.е. не ограниченный для роста мышц, находящихся на нем. В связи с этим, сила птицы напрямую зависит от размеров костей и количества ее мышечной массы.

Основная часть позвонков, кроме шейных, сросшиеся, образуют твердую и малоподвижную часть скелета (крестец, спинная кость), к которой крепятся грудина, ноги и крылья птицы. Шейные позвонки многочисленны и подвижны.

Обращает на себя внимание грудина птицы, имеющая киль. Киль разделяет мышцы на левую группу грудных мышц и на правую группу. Помимо этого, киль увеличивает площадь опоры для волокон мышц и одновременно с двух сторон ограничивает зону их увеличения при сокращении мускулатуры. Длина грудины, к которой крепятся мышцы, обеспечивает разную длину для волокон мышц.

Во время полета давление встречного воздуха приходится на грудные мышцы, смягчающие силовое воздействие через грудину на внутренние органы. Такое положение мышц дает возможность автоматического управления крыльями, точно и быстро реагировать на любое изменение и перемещение центра вектора подъемных сил, действующих на птицу.

Сила тяги, образующаяся на крыльях птицы, величина не постоянная, к тому же с большим диапазоном, как по силе, так и по времени воздействия. Для смягчения рывков и равномерного распределения тягового усилия на тело птицы, грудные мышцы имеют увеличенные размеры и большую площадь зацепления на грудине.

Мышцы ног сильные и развитые. Чем ближе мышца конечности находится к телу птицы, тем она тяжелее и сильнее. Бедренные кости и в полете, и при ходьбе постоянно находятся под определенным углом к крестцу. При ходьбе разведенные бедра увеличивают ширину между ног, а при полете увеличивают величину птицы и площадь опоры туловища.

Кожа птиц сухая, крепкая, подвижная. Особо подвижна кожа на шее птицы и на крыльях. Когда птица находится на земле, крепкая и эластичная кожа на крыльях сжимается и удерживает крылья в сложенном состоянии. Во время полета кожа растягивается и образует треугольную кожную площадь опоры крыла, воспринимающую на себя основную подъемную силу крыла.

Спинная кость и грудина соединены между собой ребрами, состоящими из двух частей, позвоночной и грудной, которые сходятся между собой под углом и как на шарнирах соединяются друг с другом. Конечности птицы крепятся к позвоночной части скелета, которая воспринимает все импульсы сил, передающиеся от ног или от крыльев. Грудина с килем находится как бы в подвешенном состоянии, оберегая, таким образом, внутренние органы от ударов и тряски.

На земле грудина под собственным весом опускается, расширяя грудную клетку, а грудные мышцы, провисая, прижимают плечо крыла к туловищу птицы. Натяжение кожи на шее птицы тоже ослабевает.

Полет

Прежде, чем описывать полет птиц, хочу напомнить о том, что птицы, являясь наиболее совершенными летающими живыми существами по сравнению с насекомыми и рукокрылыми, помимо своих особенностей полета, присущих только им, в большей или меньшей степени пользуются также всеми способами полета летающих насекомых и рукокрылых. Вот самые основные.

Во-первых, это складные крылья.

Во-вторых, разделение площадей крыла на несущую поверхность и тяговую.

В-третьих, максимальное восприятие крылом кинетической энергии движущегося воздуха, вплоть до ее самых наименьших частиц, и передача этой энергии на тело.

В-четвертых, увеличенная величина туловища за счет перьевого покрова.

В-пятых, возможность автоматического управления крыльями с минимальным расходом энергии.

Итак, когда птица стоит на земле, ее ноги широко расставлены, грудная клетка расширена, шея сложена, кожа свободна, перья аккуратно сложены и крылья прижаты к туловищу. Теперь пошагово рассмотрим взлет.

Готовясь к взлету, птица на мгновенье приседает. В этот момент туловище птицы резко опускается. Кожа шеи, как было сказано, находясь в ненатянутом состоянии, не прижимает плотно контурные перья друг к другу и воздух имеет относительно свободный доступ в полость между перьями и туловищем.

Во время опускания туловища, воздух, заполнив свободное пространство внутри перьев, начнет сжиматься, устремляясь вверх. Перетекая, часть воздуха попадает в пространство под сложенным крылом, и, воздействуя на маховые перья, начинает их раздвигать. Другая часть воздуха попадает под рулевые перья и тоже помогает птице их раздвинуть.

Резкий толчок от ног передается на крестец и на спинную кость, где находятся плечи крыльев. Верхняя часть туловища первой начинает движение вверх. Грудина, находясь в подвешенном состоянии на двойных «шарнирных» ребрах, несколько запаздывает. Зато голова, получив ускорение, усиленное сокращением шейных мышц, быстро направляется в выбранную для полета сторону. Шейные позвонки выстраиваются друг за другом, кожа натягивается, выстраивая очины контурных перьев вдоль туловища и прижимая перья к телу. Из-под контурных перьев резко выходит воздух, попавший во время приседания птицы, реактивная сила еще более натягивает кожу, передавая импульсы сил на тело.

Длинные большие грудные мышцы удерживают жилу, соединяющую их с кистью крыла, в натянутом положении, а короткие подключичные мышцы в это время поднимают плечо. Так, кисть с главными маховыми перьями первая выходит из сложенного состояния. Встречный ветер ограничивает движение кисти вперед. При отсутствии ветра птица при взлете главные маховые перья заносит вверх и вперед.

Во время распрямления крыла перепончатая площадь опоры крыла постепенно уменьшается, выдавливая из-под себя воздух и получая реактивный импульс силы. Воздух, вышедший под некоторым давлением, попадает на второстепенные маховые перья и преобразуется на них в тяговое усилие. Полное выпрямление крыла заканчивается в его почти вертикальном положении. При этом главные маховые перья, имея тяговое усилие, сохраняют почти горизонтальное положение. Тяговое усилие главных маховых перьев оказывается вполне достаточно для того, чтобы птица кистью могла на них опереться и подтянуться, сгибая локти. С опусканием крыльев птица начинает свой полет.

При сгибании локтей увеличивается площадь опоры крыла и происходит следующее заполнение воздухом его объема с одновременным опусканием всего крыла. Частичное складывание крыла приводит к тому, что расправленные и заполненные воздухом маховые и кроющие перья крыла сжимают свои опахала, выдавливая из них воздух и направляя его в полость под крылом. В определенном месте птица снова начинает выдавливать собравшийся воздух из-под площади опоры, выпрямляя крыло и одновременно увеличивая общую площадь крыла. Это приводит к новому заполнению опахал перьев встречным потоком воздуха.

Сначала все движения птицы резкие и частые, но с увеличением скорости полета частота махания уменьшается, а плавность движений увеличивается.

Во время взлета и частых отталкивающих движений подвижность всех перьев крыла и хвоста ничем не ограничена. Но с увеличением скорости увеличивается лобовое сопротивление крыла и перетекание воздуха с обеих сторон крыла, которое ряд за рядом плотно придавливает кроющие перья вначале друг на друга, а затем и к очинам маховых перьев. Под этим давлением крыло птиц принимает вид цельной, крепкой, плотной конструкции, что в свою очередь вводит в заблуждение не только врагов пернатых, но и многих исследователей. (Враги воспринимают увеличенный объем за реальную величину туловища птицы, а исследователи думают, что птица в полете опирается на перья крыльев).

Контурные перья действительно фиксируют крыло, предотвращая его непроизвольное складывание под воздействием пружинящего свойства летательной перепонки, стремящейся притянуть локоть к туловищу. Менее сжатыми оказываются главные маховые перья крыла, которыми птица в полете и управляет.

Хвостовые кроющие перья тоже сжимают расправленные рулевые перья, препятствуя их подвижности. Для того, чтобы «отжать» кроющие перья, необходимо увеличить давление воздуха под опахалом контурных перьев. На рулевых перьях для этого предусмотрена канавка, идущая вдоль стержня и сужающаяся к концу пера, а на контурных перьях имеется дополнительный стержень, торчащий из очина кроющего пера. На крыльях эту роль частично выполняет крылышко, периодически направляя встречный поток воздуха в требуемом направлении.

На зафиксированной, и потому менее подвижной, части крыла, постоянной оказывается и сила тяги. Произвольно изменяться сила тяги всего крыла может на подвижных первичных маховых и на рулевых перьях, поэтому управление полетом полностью лежит на кистях крыльев и осуществляется мышцами, расположенными непосредственно на локтевой и лучевой костях. Сжимая или разжимая пальцы, выпрямляя или сгибая кисть, увеличивается или уменьшается сила лобового сопротивления главных маховых перьев. Эти движения приводят к опусканию/подъему какой-нибудь части крыла, или всего крыла, уменьшению или увеличению тяги крыла, обеспечивая птицу требуемой скоростью полета.

Кроющие перья крыльев располагаются на крыле несколькими рядами, лежа друг на друге, и имеют разные размеры. Более малые перья расположены на перепонке крыла в непосредственной близости к ее началу. Они же являются и наиболее мягкими и гладкими перьями. Это необходимо для уменьшения трения и увеличения скольжения лобовой поверхности крыла, а также для того, чтобы могла беспрепятственно растягиваться перепонка опорной площади крыла, принимая выпуклую форму.

При устоявшемся полете плечи крыльев автоматически фиксируются в суставах в крайнем (почти горизонтальном) положении, имеющем относительно малый свободный ход, и непосредственного участия во взмахах больше не принимают. Задние конечности также принимают транспортное положение, при котором цевка и пальцы прячутся под кроющие перья или вытягиваются вдоль птицы. Сложенные ноги создают в задней части летящей птицы расширяющуюся площадь лобового сопротивления, скрытую контурными перьями. Но скрыта эта площадь лишь от взора, но не от потоков встречного воздуха.

При достижении необходимой высоты, грудина птицы, которая находилась под большим углом к встречному потоку, принимает более горизонтальное положение, воспринимая на себя весь вес птицы.

Таким образом, с одной стороны на грудные мышцы воздействует встречный поток воздуха, а с другой стороны на мышцы давит масса самой птицы плюс сила тяги, переданная по скелету от крыльев. Благодаря тому, что грудина имеет широкую и довольно-таки длинную кость, а грудные мышцы имеют значительные вес и объем, то нагрузка распределяется равномерно по всей их поверхности.

Во время устоявшегося полета плечи у птицы разведены, крылья выпрямлены, жилы натянуты, т.е. все нагрузки на грудные мышцы уравновешены, и подъемная сила (ПС), идущая от встречного воздуха, захваченного размахом крыльев, направлена в центр, на киль птицы. Если предположим, ПС увеличится под левым крылом, то птицу начнет сносить вправо. Чтобы этого не произошло, нужно или уменьшить размах левого крыла, или увеличить размах правого крыла. Это происходит автоматически следующим образом.

Увеличение ПС под одним каким-нибудь крылом вызывает смещение результирующего вектора ПС с киля грудины на одну из грудных мышц. При этом давление воздуха перемещается с киля на одну из групп мышц, более сдавливая ее воздухом. Соответственно, другая группа мышц выпрямляется. Мышца, которая выпрямляется, уменьшает натяжение жилы, идущей от нее к кисти птицы, и кисть, под действием встречного потока воздуха, отклоняется назад, уменьшая площадь крыла. Мышца, которая сдавливается, наоборот, увеличивает натяжение жилы, и кисть еще более распрямляется, увеличивая площадь крыла до тех пор, пока силы вновь не уравновесятся.

Регулирование взмахами (вверх-вниз) тоже происходит автоматически.

Маховые перья упираются в кости локтя и в кости пальцев птицы, непосредственно передавая тягу на скелет крыла. Под воздействием усилия крыло распрямляется, все более и более натягивая грудную жилу. Растяжение жилы имеет предел, который находится в верхнем и в нижнем положении крыла. По достижении крылом этих точек, грудная жила воздействует на кисть и на крылышко, которое, отклоняясь, направляет крыло или вверх, или вниз. Так, во время махового полета происходит автоматическое, рефлекторное, управление полетом и взмахами крыльев без активного участия мышц. Все движения мышц несут лишь пассивный характер.

При парении, даже кратковременном, взмахи крыльев автоматически прекращаются. Это происходит или из-за произвольного снижения скорости полета, или из-за изменения направления и силы встречного потока воздуха, или из-за изменения положения тела птицы.

В полете сила тяги, приложенная к передней части птицы, как бы тянет за собой все остальное тело. При снижении скорости полета задняя часть птицы опускается вниз, увеличивая площадь лобового сопротивления туловища, и перемещая результирующую ПС от груди в сторону ног. Это перемещение вызывает снижение натяжения грудной жилы, которая не воздействует на крылышко при опущенном крыле. Крыло зависает в нижнем положении, и птица начинает парение.

Если птица не снижает скорости полета, но при этом изменилось направление ветра, например, когда птица попала в восходящие потоки воздуха, взмахи крыльями автоматически прекращаются.

Судить о том, что сила встречного ветра уменьшилась, и туловище птицы сместилось несколько вниз, можно лишь по раскрытым рулевым перьям, которые, в общем-то, являются «опорой» в воздухе задней, более тяжелой, части туловища и поддерживают ее, препятствуя слишком быстрому опусканию.

При опускании птицы на землю, ей необходимо силу тяги маховых перьев направить вертикально. Но балансировать на очинах перьев представляет значительное затруднение, поэтому птице приходится делать частые и для нас непредсказуемые движения то плечами, то локтями, то кистью, то одновременно всеми частями крыла.

В полете происходит естественное просачивание воздуха через контурные перья в полость между туловищем птицы и перьями. Волнообразное движение птицы, складывания и взмахи крыльями, обеспечивает регулярное выталкивание проникшего воздуха из-под перьев.

Заключение

В заключение, хотелось бы несколько слов сказать о характерных особенностях, присущих некоторым видам птиц.

В первую очередь, это увеличенные размах и ширина крыльев у птиц, парящих высоко в небе. Обусловлено это тем, что на больших высотах наблюдается разряжение воздуха, к которому очень чувствительны птицы. И для того, чтобы обеспечить устойчивый полет и соответствующую тягу крыльев, необходимы увеличенные размеры маховых перьев, а также их дополнительное количество.

У поверхности моря давление воздуха наивысшее, поэтому у морских птиц, парящих в непосредственной близи у воды, ширина крыла может быть даже несколько уже средних размеров.

Водоплавающие птицы, большую часть времени проводящие на поверхности воды, имеют более плоскую форму туловища с пониженным центром тяжести (жировая прослойка), обеспечивающую им устойчивость при плавании. Для обеспечения плотности крыльев, у водоплавающих птиц несколько повышенная жирность перьев, которая препятствует просачиванию воды сквозь них, но увеличивает тяжесть пера. Повышенная жирность перьев увеличивает плавучесть птицы, многократно снижает силу трения между водой и пером, и между воздухом и пером во время полета. Поэтому у водоплавающих перелетных птиц, поднимающихся на значительную высоту во время длительных перелетов, крылья сравнительно узкие.

У всех тяжелых птиц, а также у хищных, способных поднимать в воздух вес, в несколько раз тяжелее самой птицы, даже при полностью выпрямленном крыле, площадь опоры крыла (плечо, локоть и летательная перепонка), ограниченная плечевым и локтевыми суставами, больше, чем у других птиц.

В связи с тем, что у птиц различных мышц достаточно много, да и мозг сравнительно большой, то произвольных движений птица может делать неограниченное количество, как на земле, так и в воздухе.

Некоторые их движения кажутся нам бессмысленными и ненужными для полета, но птица живет, поэтому движется так, как ей этого хочется в данный момент времени.

Изменить скорость и направление полета птица может множеством способов. Она может изменить ЦТ, может воспользоваться силой инерции при резком торможении перьями одной кисти, может повернуть-развернуть локоть, может втянуть или вытянуть шею, поднять или опустить ноги, задрать или опустить хвост, высоко поднять или низко опустить плечо крыла, и т.д., или сделать все это одновременно.

Сила тяги крыльев настолько велика, что вполне нормальный полет птицы возможен даже при отсутствии 50% маховых перьев.

Маховые перья не создают площадь опоры крылу, так как сравнительно свободно удерживаются в кожном покрове лишь очином пера, который составляет незначительную часть длины пера. Опереться мягкой кожей на небольшую часть пера физически невозможно.

Невозможно опереться на очин пера и в раскрытом положении крыла, когда перья заняли свое «полетное» положение, то есть с силой прижаты друг к другу, к локтю и к кисти.

У птиц и у насекомых во время полета всегда должна присутствовать некоторая сила, постоянно противодействующая силе земного тяготения, иначе будет невозможен горизонтальный полет. Такой силой является сила тяги, которая постоянно движет животное в воздухе или в воде.

Свисая под собственным весом, перья ограничивают перетекание воздуха под птицей и направляют ПС к центру туловища. И то, можно сказать, это второстепенное назначение маховых перьев, так как в верхнем положении крыльев воздух вообще не захватывается и не направляется на тело.

Главное, основное, назначение маховых перьев, это создание постоянной силы тяги. При этом первостепенные маховые перья могут изменять силу тяги перьев и его направление во время полета, меняя свое положение, а второстепенные маховые не меняют своего положения и, соответственно, не изменяют силу тяги, постоянно поддерживая величину, превосходящую силу земного тяготения.

Насколько сильна сила тяги маховых перьев, можно наблюдать, когда птица стоит против ветра. С увеличением силы ветра, вначале, птица наклоняет туловище, принимая горизонтальное положение. Если ветер усиливается, то птица несколько отводит крылья в сторону от тела. Это приводит к тому, что появляется сила тяги, препятствующая ветру сдвинуть птицу с места. Наглядно это можно наблюдать за орлами, стоящими на вершине скалы или на гнезде при сильном ветре.

После того, как птица почистит и помоет перья (или по какой-нибудь другой причине), она начинает размахивать крыльями, постепенно принимая вертикальное положение. В этом случае сдвинутые перья автоматически становятся на свое место и птица, перестав махать, аккуратно их складывает.

Во время размахивания крыльями, на опахалах появляется сила тяги, поднимающая птицу вверх, а также сила сопротивления, разворачивающая перо. Имея подвижность в суставах крыла и относительно большой вес, птице трудно оторваться вертикально от земли, поэтому все маховые усилия «остаются» на перьях, сильно вибрируя их бородки.

Лишь у колибри нет подвижности в локтевом суставе. Эта особенность крыла плюс малый вес позволяют ей совершать вертикальный полет и зависание на одном месте.

Наглядное приложение

Птицы

Скелет у птиц внутренний, который не мешает расположению на нем необходимого количества мышц Рис. 1.

Крылья птиц имеют костный скелет, мышцы и набор перьев, что обеспечивает крыльям достаточный вес и подвижность. Множество подвижных суставов и значительное количество мышц дают возможность изменять положение крыла в пространстве, а также изменять в полете площадь и объем не только всего крыла, но и его отдельных частей, например, локтевой части или кисти. Все это в совокупности открывает неограниченные возможности для управления полетом.

Стоя на земле, грудина птицы как бы висит на ребрах, тогда как во время полета весь вес летящей птицы опирается через ребра и коракоид на грудину.

Перо состоит из очина, стержня и опахала (Рис. 2). Опахало состоит из бородок первого и бородок второго порядка, которые образуют множество ячеек. Бородки первого порядка имеют форму пластины и выходят из середины стержня под острым углом к нему и направлены в сторону очина, если смотреть сверху на перо. Если смотреть сбоку на стержень, то можно заметить, что бородки и в этом положении имеют небольшой угол, а не находятся перпендикулярно стержню (Рис.3).

При этом толщина бородки, во-первых, меньше толщины стержня, а во-вторых, находится выше его середины. Бородки второго порядка выходят из бородок первого порядка, подобно тому, как выходят бородки первого порядка из стержня пера. Бородки второго порядка с обоих сторон имеют искривленную форму, более длинная часть которой устремлена кверху и концом загибается вниз, а короткая часть наклонена вниз с изгибом кверху. Такая форма дает возможность расположить огромное количество бородок в ряд с на хлёстом более длинной частью над короткой. Бородки второго порядка расположены близко друг к другу и своими широкими частями, в которых проглядываются бородки третьего порядка, склеены не только между собой, но и с соседней бородкой, образуя почти непроницаемую поверхность.

Нижняя поверхность опахала пера, состоящая из сравнительно толстых бородок первого порядка, не имеет ровной поверхности.

То есть, верхняя поверхность птичьего крыла, врезающегося в плотный воздух, практически, не будет встречать препятствия внешней среды. Верхняя сторона опахала состоит из маленьких, жирных, склеенных между собой бородок второго порядка, образуя весьма ровную и гладкую поверхность. В связи с этим, сила трения верхней поверхности будет на много ниже, чем на нижней стороне, следовательно, и скольжение выше. Полного расцепления между бородками не происходит, так как бородка второго порядка имеет тоненькие волосики (бородки третьего порядка), которые при расклеивании образуют крючочки. Эти крючочки и препятствуют дальнейшему разрыву между бородками.

Обращает на себя внимание грудина птицы, имеющая киль. Киль разделяет мышцы на левую группу грудных мышц и на правую группу. Помимо этого, киль увеличивает площадь опоры для волокон мышц и одновременно с двух сторон ограничивает зону их увеличения при сокращении мускулатуры. Длина грудины, к которой крепятся мышцы, обеспечивает разную длину волокон мышц.

Во время полета давление встречного воздуха приходится на грудные мышцы, смягчающие силовое воздействие через грудину на внутренние органы. Такое положение мышц дает возможность автоматического управления крыльями, точно и быстро реагировать на любое изменение и перемещение центра вектора подъемных сил (ПС), действующих на птицу.

Увеличение ПС под одним каким-нибудь крылом вызывает смещение результирующего вектора ПС с киля грудины на одну из грудных мышц. При этом давление воздуха перемещается с киля на одну из групп мышц, более сдавливая ее воздухом. Соответственно, другая группа мышц выпрямляется. Мышца, которая выпрямляется, уменьшает натяжение жилы, идущей от нее к кисти птицы, и кисть, под действием встречного потока воздуха, отклоняется назад, уменьшая площадь крыла. Мышца, которая сдавливается, наоборот, увеличивает натяжение жилы, и кисть еще более распрямляется, увеличивая площадь крыла до тех пор, пока силы вновь не уравновесятся.

Крыло

Маховые перья упираются в центр локтевой кости, поэтому обтекание крыла воздухом происходит симметрично с двух сторон (Рис. 9).

Птичье крыло, «врезаясь» в стоячий воздух, как бы раздвигает горизонтальные слои воздуха. Крыло должно испытывать с обеих сторон равное давление (Рис. 10), так как кроющие перья крыла расположены, практически, симметрично.

При движении вперед и одновременном опускании крыла, под крылом создается повышенное давление (Рис. 11). В этом случае большее сопротивление и, соответственно, большее давление испытывают перья крыла, пытаясь занять вертикальное положение в коже локтя очином вниз.

При движении вперед и одновременном поднятии крыла, повышенное давление создается над крылом. В этом случае большее сопротивление и, соответственно, большее давление также испытывают перья крыла, пытаясь занять вертикальное положение в коже локтя, но уже очином вверх (Рис.12).

Но в реальности верхняя часть опахала перьев более гладкая и скользкая, чем нижняя, а маховые перья не прямые, а имеют некоторый наклон вниз. Поэтому при любом движении крыла будет происходить захват воздуха только нижней частью крыла (Рис.13).

При этом верхний слой воздуха (над крылом) останется нетронутым по причине повышенного скольжения верхней, более гладкой, части опахал маховых перьев.

Стержень пера, бородки первого порядка и бородки второго порядка образуют в опахале три уровня с тремя объемами воздуха (Рис.14). Первый, самый малый объем, находится между бородками второго порядка, воспринимая на себя самые незначительные силы, а также служит предохранительным клапаном, препятствующим разрушению бородок. Второй, несколько больший объем, находится ниже первого, между бородками второго порядка. Третий объем воздуха находится еще ниже и ограничивается контуром опахала пера.

Распределение сил и их направления в бородках второго порядка.

При движении пера вниз, общая результирующая сила будет направлена в сторону очина пера, и перо будет двигаться вниз, в направлении стержня очина (Рис. 15—17).

В сложенном состоянии крыла стержни перьев находятся в непосредственной близости друг к другу, а их опахала закрывают опахала ближайших перьев. Во время раздвижения перьев стержень пера скользит по верхней части опахала нижнего пера. В этот момент происходит выдавливание воздуха из бородок опахала перьев, а также высвобождение объемов воздуха, находящегося между перьями (Рис.18).

При сближении перьев, стержни скользят по опахалу и создают закрытые объемы, куда поступает воздух из-под крыла, проходящий через бородки второго порядка (естественные протечки воздуха).

Как только эти объемы наполнятся воздухом, перья раздвигаются, высвобождая воздух из этих объемов под крыло птицы. Таким образом, почти полностью исключается перетекание воздуха из-под крыла сквозь него наверх крыла.

Крыло птицы имеет летательную перепонку, расположенную впереди плеча и локтя крыла (Рис. 19). Поэтому в разрезе крыло имеет вид, напоминающий вид разреза пера.

Когда крыло полностью раскрыто и грудная жила натянута, летательная перепонка находится в растянутом состоянии.

В этом случае значительно уменьшается лобовое сопротивление крыла, а также наблюдается наибольшая тяга, но крыло движется прямо и вниз (взмах вниз). Когда натяжение грудной жилы уменьшается, летательная перепонка раздувается и оказывается несколько выше плеча и локтя птицы. В этом случае увеличивается лобовое сопротивление перепонки, которое поднимает крыло вверх (Рис. 20). В связи с этим, крыло движется вперед и вверх (взмах вверх). Благодаря грудной жиле птица может не только мгновенно реагировать на изменение направления и силы ветра, но и произвольно менять направление и высоту полета без использования других мышц.

Каждый сустав крыла имеет группу мышц, осуществляющих удержание и движение скелета в этом суставе. Шесть суставов плюс две летательные перепонки дают множество различных вариантов управления полетом птицы, как отдельно друг от друга, так и в совокупности (Рис. 21).

Для опоры на внешнюю среду тело крыла птицы имеет летательную перепонку, ограниченную трехсторонней «рамкой», состоящей из тел плеча и локтя (Рис.22).

Плечо и локоть соединены в суставе, имеют постоянные размеры и с двух сторон ограничивают летательную перепонку. Третья сторона «рамки» ограничена грудной жилой, которая имеет возможность изменять свою длину. При этом грудная жила свое начало берет от грудных мышц, а конец находится в суставе кисти. Поэтому жила, изменяя свою длину, не только изменяет площадь летательной перепонки, но и воздействует на кисть птицы, на которой расположены главные маховые перья.

Общая площадь опоры крыла складывается из суммы площадей плеча, локтя и кисти, плюс площадь летательной перепонки. Некоторые кроющие перья крыла незначительно увеличивают эту площадь.

Общее количество площади опоры птицы складывается из площадей опоры крыльев (Рис. 23.1), туловища (Рис. 23.2), головы (Рис. 23.3), шеи и задних конечностей (Рис. 23.4,6).

У экзотических птиц к этому нужно прибавить площадь опоры клюва.

Первостепенные (Рис. 24.1) и второстепенные маховые перья (Рис. 24.2), а также рулевые перья создают тягу, движущую птицу. При этом второстепенные и рулевые перья управляют Подъемной Силой, направляя ее в необходимое место на грудине, а первостепенные перья управляют направлением и скоростью полета птицы.

Во время повышенных нагрузок опахала маховых перьев изменяют проекционную площадь перьев (не меняя при этом общую площадь пера) и принимают волнообразную форму, разделяя и равномерно распределяя по всей поверхности пера общую нагрузку. Волнообразная форма опахала пера инициирует появление множества отдельных пирамидальных объемов воздуха (Рис. 25).

Упругость стержня и бородок пера распрямляют опахало, выталкивая воздух из пирамидального объема, а сила реакции увеличивает тягу пера и направляет его вверх и вперед (Рис.27—29).

Так выглядит разрез птичьего пера (Рис. 32). При этом, чем опахало ближе к очину, тем оно шире и более загибается кверху. Конечная часть загнута наоборот, более книзу. Необходимо это для уравновешивания пера во время полета, чтобы птице было легче управлять маховым пером.

Наглядно просматривается сходство между разрезами крыла и пера.

Взмахи и различные движения крыльями во время целенаправленного полета нужны птице для того, чтобы под крыльями не образовывалась воздушная подушка, уменьшающая тягу маховых перьев. Сдвигая перья между собой, птица выдавливает отработавший воздух под крыло в направлении, противоположном движению птицы.

Но во время парения наоборот, птица старается не осуществлять движений крыльями, создавая под собой большую, мягкую, но упругую воздушную подушку, которая удерживает её на нижних, более плотных слоях воздуха.

Эта подушка разрастается, как снежный ком, и птица, паря в воздухе, поднимается вверх. Когда воздушная подушка превысит размеры птицы, она как бы лопается, уменьшается в размерах и птица снижается, получив ускорение. Опершись всеми частями тела и удерживаясь на вершине воздушного кома, ловко маневрируя при этом, птица очень долго может находиться в воздухе, паря на большой высоте.

Машущий движитель птичье перо

Уверен, что напоминание о том, чем является движитель, будет весьма уместно.

Для этого обратимся к общедоступной энциклопедии знаний.

Дви́житель — устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника, через взаимодействие со средой, в полезную работу по перемещению транспортного средства. Является частью машин. Wikipedia

Движителей достаточно много, поэтому Википедия разделяет их на несколько групп: на суше, на воде, в воздухе, в космосе.

Для общего восприятия знаний, этого разделения вполне достаточно.

Шест и парус, например, отнесены к воде, хотя парусом пользуются и на суше.

Патентное Ведомство разделяет движители, по-другому, по взаимодействию их со средой: на земле, в воде и в воздухе.

Шест, например, который Википедия относит к воде, взаимодействует не с водой, а с дном водоема, то есть с землей.

Парус взаимодействует с воздухом, несмотря на чем он установлен, на плавательном или на транспортном средстве.

Если рассматривать движители с технической точки зрения, а Патентное Ведомство так и поступает, то окажется, что движителей, взаимодействующих с воздухом, всего два:

· Парус (др. рус. парусъ).

· Пропеллер (от лат. propellere «гнать (перед собой), толкать вперёд»; далее из pro «вперёд, для, за, вместо» + pellere «бить, толкать, двигать»). В русском варианте «Воздушный винт».

Машущий движитель, которым пользуются птицы и летающие насекомые в этот список вставить нельзя, так как повсеместно не применяется людьми. Видимо, по этой причине он собственного названия не имеет.

При этом, парус является пассивным движителем, потому что работает только от ветра. Есть ветер, есть движение. Нет ветра, нет движения.

Воздушный винт (пропеллер) и машущий движитель, это активные движители, так как не зависят от движения воздушной среды.

К сожалению, но машущий движитель ныне ни в одной стране мира не применяется для движения каких-либо плавательных или транспортных средств.

Таким образом, из активных движителей, взаимодействующих с воздухом, нам известен только один движитель: Воздушный винт (пропеллер), который имеет ряд преимуществ, но и рад недостатков.

Он установлен на плавательных и транспортных средствах, а также на летательных аппаратах. Скорость движения зависит от мощности двигателя и частоты вращения лопастей.

К недостаткам можно отнести вращательное движение движителя и полную зависимость движителя от двигателя.

Руками или в руках, без двигателя, Воздушный винт не покрутишь.

Еще один важный недостаток, это значительный шум, который издает воздушный винт при пропеллировании.

Машущий движитель лишен этих недостатков, но в быту до сих пор не применяется.

Почему? Потому что в мире нет удовлетворительного объяснения «физической схемы», объясняющей то, что происходит при махе птичьего крыла.

Нет теории, нет и практического применения.

—

Эта глава посвящена машущему движителю, который установлен и испытан на SUP-доске.

Машущий движитель, созданный по образцу птичьего пера, должен стать вторым активным движителем, наряду с Воздушным винтом, и уверенно занять свою нишу в народном быту.

Почему машущий движитель установлен на SUP-доске, а не на лодке или на плоту?

Потому что SUP-доска, это легкое, очень подвижное плавательное средство, стоять на котором, и тем более грести веслом, соблюдая равновесие, достаточно трудно. Машущий движитель помогает удерживать равновесие, быстро реагируя на естественные движения человека.

К тому же SUP-доски очень популярны в мире.

Конечно, машущий движитель можно устанавливать и на лодках, и на устойчивых плотах, но SUP-доски, на мой взгляд, являются наиболее показательными плавательными средствами, демонстрирующие возможности применения Машущего движителя.

Машущий движитель, это общее название движителей, действие которых напоминает машущие движения крыльев птиц и насекомых, а также плавников у рыб.

Много веков ученые разных стран исследуют полет птиц и насекомых, чтобы на их основе создать машущий движитель для народного применения.

Есть ли какие-то достижения в этом вопросе?

Нет. «Достижения» ограничиваются лишь летающими и плавающими игрушками.

Какой-нибудь, хотя бы слабый машущий движитель, способный сдвинуть с места легкое плавательное средство с человеком на борту, до сих пор учеными и конструкторами не представлен.

Причин несколько. Основная из них проста и понятна, но признать ее ученые не спешат. Причина в непонимании «физики процесса», происходящего при взмахах крыльев птиц.

По обще принятому мнению в научной среде, крылья птиц создают тягу только при движении вниз. Движение крыльев вверх не производит никакой полезной работы.

Следующая причина кроется в желании создать универсальный машущий движитель, сочетающий в себе тяговый элемент (собственно движитель) и несущую поверхность (крыло). Аргументом этого желания является ложное утверждение, будто бы птичье крыло совмещает в себе эти две, взаимоисключающие, функции.

Если ученые не смогли дать народам мира Машущие движители, то надо постараться сделать так, чтобы народ сам показал ученым, как работают машущие движители.

Для этого обратимся к патентной базе и посмотрим на заявленные изобретения по машущим движителям.

В описании всех выданных патентов рассказана работа заявленного устройства, указана конструкция и минимально необходимое количество элементов, входящих в конструкцию.

Мировой патентной базе уже много более ста лет, и мы думаем, даже уверены, что там обязательно должны присутствовать патенты на машущие движители.

Найдя патенты по теме машущих движителей, остается лишь изготовить предлагаемую конструкцию и начать ее применять.

Вы будете удивлены, но в Патентном ведомстве отсутствуют патенты на тяговый машущий элемент!

Машущий движитель, присутствующий в многочисленных патентах даже сто летней давности, является всего лишь элементом другого устройства, на которое выдан патент.

Когда патентуется общее устройство, подробного описания конструкции и принципа работы отдельных элементов не требуется.

Таким образом, изобретатели тоже не смогли выйти из-под влияния научной среды и представить техническое решение машущего движителя, не как элемента какой-либо машины, но в виде самостоятельного независимого устройства.

Причина та же: полное непонимание изобретателями «физики процесса», происходящего при взмахе птичьего крыла.

Книга «Полет птиц и насекомых без формул», не научная публикация, а частное исследование, приоткрывающее ход мыслей автора изобретения машущего движителя, как отдельного устройства.

Основа «физики процесса», происходящего при взмахе крыльев птиц, описана в первых двух частях книги «Полет птиц и насекомых без формул», поэтому её можно оставить в стороне и сразу перейти к описанию конструкции машущих движителей, как их изготовить и применять.

К тому же подавляющее большинство населения, по сути, является эксплуатационниками различных видов транспортных средств и многочисленных устройств, а не теоретиками.

Для этого обратимся к патенту, в котором просто и доступно все описано.

На первой странице даны исходные данные: фамилия изобретателя, владельца патента, номер патента, раздел классификатора и рисунок заявленного устройства.

По номеру патента можно самостоятельно найти патент в международной базе данных.

Классификатор указывает основной раздел (B63H7/00) применения изобретения, в который была подана заявка, и дополнительные разделы (В62М1/24; В64С33/02), в которых заявленное изобретение может быть использовано.

B62 — Безрельсовые наземные транспортные средства

B63 — Суда и прочие плавучие средства; оборудование для них

B64 — Воздухоплавание; авиация; космонавтика

Так, машущий движитель можно применять не только на плавающих средствах, но и на наземных транспортных средствах, а также в воздухоплавании (дирижабли, управляемые аэростаты, воздушные шары) и в авиации (планеры, дельтапланы, и др.).

Патент выдается на формулу изобретения, то есть на словесное описание устройства.

Формула изобретения у Машущего движителя достаточно длинная, так как перечисляет все отличительные свойства устройства, но ее можно сформулировать очень коротко, чтобы запомнить и понять суть работы Машущего Движителя:

Машущий движитель состоит из основы и несимметрично закрепленного на нем полотна!

По рисунку видно, что машущий движитель, это простое устройство, состоящее всего из двух элементов: основы (№3) и полотна (№1).

Основа имеет сустав (№6), посредством которого движитель крепится к плавательному или транспортному средств, а также к летательному аппарату.

Рисунки «b» и «с» показывают диапазон использования или «махания».

В связи с тем, что машущий движитель создает тягу при любом движении, то и диапазон использования у него охватывает почти 360 градусов (несколько градусов в горизонтальной плоскости занято другим патентом, относящимся к летательным аппаратам с машущим крылом).

Привод и двигатель в описании не указаны, так как могут быть любыми. Машущий движитель можно приводить в движение любым известным приводом, а также с помощью мышц человека.

Человек может двигать Машущий Движитель (МД) руками, используя тягу или просто держась за основу. Изготовив педальный привод, МД можно двигать с помощью мышц ног или перенося свой вес с одной ноги на другую, стоя на педалях.

Если привод заменить на какой-либо двигатель, то тяга увеличится в разы.

Материал, из которого сделан МД, тоже не указан, потому что может использоваться любой из известных материалов и в любых сочетаниях.

Основа, к которому крепится полотно, может быть любого размера и формы. Полотно тоже может быть любой формы и любого размера.

В патенте имеется много рисунков, наглядно показывающих способ применения МД на плавательных средствах и на самоходных тележках.

На Fig. 8, МД установлен вместо паруса. В без ветреную погоду лодка движется с помощью МД, а при ветре МД можно использовать вместо паруса.

На Fig. 8а, МД установлен по бортам лодки. В фиксированном состоянии, когда МД прижат к борту лодки, движение осуществляется от раскачивания лодки людьми, находящимися в лодке, или от волн.

Если изготовить отдельно педальный механизм для МД, то его можно ставить на плавательное средство и на тележку (Fig. 9, 9а-b).

Нельзя обойти стороной развлечение для детей и взрослых.

МД можно устанавливать на плотах в виде качелей, как показано на Fig. 5.

МД можно приводить в движение с помощью двигателя и известных видов приводов (гидравлического, пневматического, смешанного, рычажного и т. п.).

Можно установить электродвигатель на плавательном средстве, а МД закрепить на валу электродвигателя.

Но можно совместить МД с электродвигателем, изготовив сустав МД (6) заодно с электродвигателем (и редуктором, если требуется), как показано на Fig. 6.

Нельзя обойти стороной применение МД на больших катерах и яхтах. Об этом тоже написано в патенте.

Машущий движитель не ограничен в размерах, поэтому его можно применять на яхтах вместо традиционного паруса.

В безветренную погоду или при слабом встречном ветре, это активный движитель, при сильном ветре его можно использовать, как парус.

Применение Машущего Движителя на яхтах дает ряд преимуществ, связанных с безопасностью мореплавания.

Когда дует сильный ветер, яхта, на которой неподвижно установлен традиционный парус (a), сильно кренится и есть опасность опрокидывания яхты.

Машущий Движитель (b) имеет возможность управления наклоном мачты.

Так, во время сильного ветра яхта не кренится, потому что наклоняется только управляемая мачта.

Если яхта попала в ураган, то управляемый Машущий Движитель можно положить вдоль яхты, максимально снизив парусность яхты.

Все это предположения, изложенные в описании к патенту, но основой служит практический эксперимент.

Основным вопросом первого испытания МД на воде был вопрос: будет ли вообще движение от махов?

Такой вопрос ставился из-за того, что в мировой практике нет ни одного примера применения или хотя бы испытаний МД, установленных на плавательном средстве.

Есть фото 1907 года, на которой МД установлен на двух понтонах, явно предназначенных для использования на воде.

Но какая-либо информация о ходовых испытаниях отсутствует.

Причина проста. Движения катамарана на воде не было и плавательное средство представляло из себя лишь генератор волн.

Весла-жалюзи испытывали на аппаратах легче воздуха:

Прошло уже 117 лет, но до сих пор нет ни одного фото, на котором кто-либо испытывает МД на воде.

Применение подобных весел и крыльев говорит о полном неведении «физики процесса», происходящего при махах крыльев птиц и насекомых.

При этом, достаточно много фото и видео испытаний машущих крыльев на весах, установленных на земле.

Немного истории

Самое древнее применение машущих крыльев зафиксировано на нескольких греческих амфорах.

На них изображен греческий бог Триптолем, который передвигался на кресле с крыльями.

Изображения и информация выставлены на сайте https://www.theoi.com/ для бесплатного пользования.

Рисунков, изображающих Триптолема, несколько. Однако, только один из них, видимо, был нарисован с натуры.

Все остальные рисунки стилизованы, так как конструкции, представленные на них, не предполагают движения крыльев.

Есть даже изображение иудейского бога:

Мифология?

Конечно, мы привыкли к тому, что многие рисунки, дошедшие до нас из древности, относятся к мифам, сказкам, небылицам. Особенно это относится к крыльям, которые художники рисовали за спиной у детей и взрослых.

Но… Если на секунду предположить, что когда-то в древности было короткое время, в которое боги, а боги — это всего лишь богатые люди, наделенные властью, знали секрет машущих крыльев и пользовались ими, то становится понятно, что носить птичьи крылья за спиной весьма удобно! Птичьи крылья при больших размерах очень легкие. Встречный ветер не мешает идти, а попутный помогает.

Так и появились изображения богов с крыльями за спиной.

Забегая вперед, предположу, что, прочитав книгу «Полет птиц и насекомых без формул», многие читатели сами изготовят МД и будут (особенно дети) носить их у себя за спиной, подражая греческим богам.

Зная о том, что техника развивается от простого к сложному, делаем вывод: применять МД на земле проще, чем на воде и в воздухе.

Если сохранился рисунок, на котором изображено применение машущих крыльев на земле, то вероятно, машущие крылья применяли и на воде?

К сожалению, никаких прямых подтверждений этому предположению найти не удалось.

Есть лишь один рассказ Фукидида, который до сих пор остается без убедительных доводов в пользу его правдивости.

Фукидид описывает случай, когда на остров Лесбос была послана триера с решением афинского совета о проведении карательной операции и уничтожении всех жителей небольшого полиса Митилена, восставшего против владычества Афин в 428 г. Однако уже на следующий день совет изменил своё мнение и вдогонку первому был послан второй корабль с сообщением о смягчении наказания и отмене резни. Экипажу второй триеры была обещана высокая награда, в случае, если они успеют вовремя и жестокое решение будет аннулировано. Мы не знаем подробности, но решение совета о смягчении наказания было доставлено вовремя. Расстояние между Афинами и Митиленой около 200 миль было преодолено за сутки.

Чтобы догнать триеру, скорость второй триеры должна значительно превосходить скорость первой триеры. Но, как это реально возможно?

Скорость гребного плавательного средства имеет естественные ограничения, связанные не только с веслами, но и с гребцами.

Гребец имеет предел своих возможностей по перемещению тела во время гребка. Сбой ритма движений одного гребца, влечет за собой сбой ритма гребцов, занятых на одном весле, а также и всей команды.

При этом, полезная работа весла происходит только в опущенном в воду состоянии, а это лишь половина цикла гребка.

«Задача Фукидида» решается только в одном случае.

Триера, посланная вдогонку, использовала машущие движители, у которых полезная работа происходит при любом движении, а гребцы, приводящие в движение одно весло, не влияют на общий ритм, так как движение Машущего Движителя происходило в вертикальной плоскости, а не в горизонтальной.

В этом случае, для привода в движение одного МД, можно задействовать значительно больше гребцов (иногда говорят даже о десяти), чем при гребле веслом. Почему?

Потому что гребцам не надо применять силу рук и ног. Они всего лишь наваливаются телом на МД и МД поднимется вверх. Опускание МД вниз происходит под собственным весом.

Есть еще один существенный нюанс.

Волнение на море и даже слабый встречный ветер значительно снижают скорость гребного судна.

При использовании МД, все происходит наоборот. Волны, поднимая, опуская и раскачивая судно, приводят в движение и МД. Команда гребцов в это время отдыхает. Слабый встречный ветер не влияет на работу МД, а при более значительном встречном ветре МД применяют в виде небольших отдельных парусов и судно идет галсом. При усиленном встречном ветре МД опускают в воду, замедляя дрейф судна.

Почему о применении МД на триерах нет ни одного упоминания? Ответ прост: военная тайна.

На это косвенно указывает исторический факт, говорящий о том, что гребцами на римских триерах в какой-то период времени были только Римские граждане! Гражданами в то время могли быть лишь люди высшего сословия.

Гребля — это тяжелый, изнурительный труд. Для того, чтобы использовать граждан на гребном судне, а не наемников или рабов, должны быть очень веские основания.

Спустя годы, а может быть и столетия, когда была утеряна или специально скрыта «тайна Машущих Движителей», на галерах стали использовать рабов. Но, скорее всего ни то, ни другое.

Думаю, что мореходы научились управлять большими по площади парусами и ходить в море под парусом против ветра.

В любом случае, до нас не дошла информация о том, что МД когда-то применяли на каких-либо плавательных средствах.

Современные попытки воссоздать или заново применить машущие движители на земле, не привели к простой конструкции, подтвердив утверждение: от простого к сложному.

Машущий Движитель на SUP-доске

Вообще, тема движителей одна из самых актуальных тем, к которой всегда проявляется повышенный интерес.

Связано это с тем, что как бы хороши не были отдельно взятые движители, но они имеют естественные ограничения.

Колесо, например, самый распространенный движитель. Однако, в воздухе оно не применимо, а в воде оно должно иметь другую форму, в песке и в глине вязнет. При этом, никто и не думает отказываться от этого движителя.

Парусу и гребному веслу, этим простым движителям, тысячи лет. Несколько столетий назад были изобретены гребной винт и гребное колесо, но до сих пор производство парусов и весел идет в промышленных масштабах.

Техника развивается и одни изделия приходят на смену другим. Промышленность уже давно не выпускает механические счетные машины, механические печатные машины. Их сменили электронные калькуляторы и принтеры. Аналогичных примеров много. Но с движителями дело обстоит не так.

Движители остаются навеки. Гребное весло не заменило шест, парус не заменил гребное весло, а гребной винт не вытеснил парус. У каждого движителя осталась своя ниша применения, которая закреплена за ним на века!

Предлагаемый МД со временем тоже займет свою нишу, а пока автор установил его на SUP-доску.

SUP-доска неустойчива, поэтому на ней лучше всего демонстрировать способы применения.

Людям, которые еще не научились стоять на SUP-доске, можно «махать» МД, стоя на коленях.

Кто достаточно уверенно стоит на SUP-доске, может «махать» МД с помощью двух тяг.

Ну и, конечно, можно закрепить МД и раскачивать SUP-доску:

Если МД держать в руках, то им так же можно отталкиваться от воздуха:

Надо лишь «махать» им поочередно с каждого борта или справа налево.

На следующем фото движитель в собранном состоянии при общей длине 2,8 м:

Машущий движитель для САП-доски в самом простом варианте состоит из машущего элемента с рычагом для махов стоя, шарнира с одной степенью свободы, площадки для крепления шарнира. Площадка притягивается к САП-доске с помощью двух ремней.

В положении «стоя на коленях» рычаги не нужны. Махи осуществляются, держась руками за основу машущего элемента. На представленных фото это хорошо видно.

Основой машущего элемента является алюминиевый профиль 20х20 мм, полотно из непромокаемой ткани, стенки шарнира из водостойкой фанеры 20 мм, площадка из водостойкой фанеры 12 мм. Размеры машущего движителя, его форма и шарнир, могут быть разные, поэтому нет необходимости что-либо уточнять.

Но, если кому-нибудь потребуются точные размеры, то чертежи можно будет приобрести отдельно, связавшись с автором или оставив заявку на сайте: www.movebat.com.

На момент публикации книги всего пять человек в мире испытали ни с чем не сравнимые чувства, когда плывешь на САП-доске, отталкиваясь не веслом от воды, а машущим движителем от воздуха!

Машущий Движитель в воздухоплавании

Воздухоплавательные аппараты и плавательные средства, несмотря на их разную среду применения, имеют одну общую черту.

У тех и у других скомпенсирована сила земного притяжения. Плавательные средства погружены в воду, которая удерживает их на поверхности воды, а воздухоплавательные аппараты удерживают в воздухе легкие газы (водород или гелий), или нагретый воздух (воздушный шар).

По этой причине МД, который двигает SUP-доску, с таким же успехом может двигать воздушный шар и дирижабль.

Дирижабли имеют огромные размеры. Это отрицательно сказывается на их управлении при малых скоростях. Виной этому большая парусность, с которой трудно бороться. Авария самого крупного современного дирижабля тому подтверждение.

Машущие движители способны обеспечить надежную управляемость на малых скоростях, а МД небольших размеров, размещенные вдоль баллона, могут быть вспомогательными движителями и выполнять роль ветрорезов на стоянке, разделяя сильные, широкие ветряные волны на несколько малых, исчезающих волн.

Машущие движители для дирижабля должны иметь соответствующие ему размеры, которые увеличивают вес движителя.

По этой причине наиболее выгодно применять гидравлический, пневматический или смешанный привод.

Может возникнуть вопрос про инерционные нагрузки движителя, которые возрастают при движении.

Нет никаких сомнений в том, что эти и другие многочисленные вопросы конструкторы быстро решат после того, как собственными руками «помашут» машущим движителем на САП-доске.

На воздушном шаре и на дирижабле, кстати, МД можно устанавливать под кабиной полотном вниз.

махолеты

Нескончаемая тема: машущий полет.

На заре авиации, когда бурно обсуждались вопросы воздухоплавания и полетов аппаратов тяжелее воздуха, часто возникал вопрос о возможности машущего полета.

При каких условиях возможен машущий полет?

Этот вопрос был задан и профессору Н. Е. Жуковскому.

Гениальный ученый очень точно определил проблему и ее решение. Его ответ, к сожалению, в усеченном виде, известен всем и отнесен к самолетам:

«Человек не имеет крыльев и по отношению веса своего тела к весу мускулов в 72 раза слабее птицы… Но я думаю, что он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума…». Николай Егорович Жуковский (1847—1921) — русский учёный-механик, основоположник гидро- и аэродинамики.

Однако, Николай Егорович говорил о мускулах, которые необходимы не во время полета самолета, а при машущем полете.

Он был уверен, что машущий полет возможен и знал, что для этого необходимо.

Для того, чтобы осуществить машущий полет, необходим машущий движитель!

Его фраза заканчивалась словами:

«…он полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума, способного создать простой, надежный машущий движитель».

В то далекое время, когда Н. Е. Жуковский делал доклад о полетах аппаратов тяжелее воздуха, уже была понятна схема самолета.

У самолета должны быть крылья и движитель, а так же двигатель необходимой мощности.

Крылья должны удерживать самолет в воздухе, движитель должен создавать тягу, воздействуя на воздух, а двигатель должен приводить в движение движитель.

К сожалению, но кто-то когда-то обрезал фразу Н. Е. Жуковского и создалось обманчивое впечатление, будто бы вопреки здравому смыслу, можно изменить данную схему, махать крыльями и лететь по воздуху.

В технике так не работает.

Энтузиасты ложной схемы сталкиваются с серьезными техническими проблемами.

Для того, чтобы быстро махать крыльями, необходим сильный двигатель и редуктор.

Но при этом есть ограничения по массе, связанные с инерционными нагрузками машущего крыла, которые приводят к поломкам.

Надо снижать вес конструкции. Снижая вес, снижается прочность. С увеличением веса требуется более сильный двигатель и редуктор, что приводит к большим инерционным нагрузкам.

К этому надо добавить еще ряд нерешенных вопросов с крылом, его формой, приводом, механизмом движения, алгоритмом махов и мн. др., ведь крыло должно создавать тягу и опору в воздухе. Прочный, но неверный круг никак не разорвать более 120 лет.

Этот круг разрывается довольно-таки просто еще на уровне терминов.

Надо всего лишь понять значение слова «Крыло»!

Во всех учебниках по аэродинамике, во всех технических энциклопедиях слово «Крыло» означает несущую поверхность и ничего более! Крыло, это то, что удерживает летательный аппарат в воздухе. Крыло, это то, что несет на себе двигатель и движитель.

Это очень трудно понять.

Привожу один пример. Вы сидите на стуле. Стул, это то, что вас держит, чтобы вы не упали на пол. Стул для Вас, несущая поверхность.

А теперь Вы вздумали махать этой поверхностью, чтобы улететь из квартиры. Сможете?

Наверное, да. Однако, Вы столкнетесь с некоторыми проблемами.

Во-первых, вам необходим стул определенного профиля, способный создавать в воздухе тягу и одновременно опору.

Затем Вам понадобится сильный двигатель и редуктор, а также серьезный механизм с определенным алгоритмом движения и, конечно, у Вас будут ограничения, вызванные инерционными нагрузками.

Если же Вы все-таки с помощью «волшебного пендаля» окажетесь в воздухе и у вас что-то сломается, то… То при отсутствии надежной несущей поверхности, Вы полетите строго вниз.

Надо помнить что надежная схема летательного аппарата с человеком на борту: «несущая поверхность-двигатель-движитель», была написана кровью многих испытателей и изобретателей еще на заре самолетостроения.

Отойти от этой схемы, значит подвергнуть смертельной опасности себя и посторонних людей.

Надо помнить, любой элемент конструкции летательного аппарата с человеком на борту должен быть использован строго по назначению. Крыло должно удерживать в воздухе летательный аппарат, двигатель или двигатели должны вырабатывать энергию, а движитель должен двигать летательный аппарат.

Конструкция крыла не предусмотрена для того, чтобы создавать движущую силу при махании, поэтому всякие попытки использовать крыло не по прямому назначению обречены на провал.

Подтверждение этому орнитоптер профессора Джеймса Делауера (James DeLaurier) из Университета Аэрокосмических исследований г. Торонто, Канада.

В 2006 году был испытан полноразмерный летательный аппарат с машущими крыльями, управляемый человеком.

Сначала, была модель, затем расчеты, продувки, постройка орнитоптера, установка сложного редуктора, промежуточные испытания, на которых орнитоптер прыгал, но не отрывался от земли. Лишь реактивный двигать дал возможность набрать скорость, необходимую для отрыва от земли. Орнитоптер летел, махал крыльями, но… но не долго, потому что подул боковой ветер и пилот не справился с управлением. Так завершился почти двадцатилетний проект доктора наук, Джеймса Делауера (James DeLaurier).

После неудачных испытаний орнитоптер был отправлен в музей, а финансирование проектов, связанных с машущим полетом, на многие годы прекратилось во всем мире.

Схема выбрана правильно, двигатель и редуктор тоже, даже машущие крылья не мешали полету… Тогда в чем причина?

Причину озвучил профессор Лебедев еще в 1946 году: «…Трудности носят не математический, а чисто физический характер. Дело состоит в неясности самой физической схемы, которой можно было бы стилизовать процесс, происходящий при взмахе крыла…».

Надо признать, что профессура одного из лидирующих университетов мира не имеет понятия о «физической схеме» полета птиц и насекомых. Они все знают о самолетах и космических аппаратах, но принцип полета живых организмов им не ведом.

Это не укор, не насмешка и не желание как-то унизить уважаемых ученых. Мои слова полны сожаления о том, что энтузиасты машущего полета, каковым несомненно является профессор Джеймс ДеЛауер (James DeLaurier), еще в юности поверили какому-то научному авторитету, сказавшему, что птичье крыло выполняет две функции, создает подъемную силу и силу тяги.

Любая фотография, любой рисунок из школьного учебника по биологии, не говоря о живых птицах и музейных экспонатах, опровергают мнение, что птица в полете может опереться на перья.

Опереться можно только на опахало! Однако, перья у птиц лишь незначительно утоплены в коже локтя и кисти, а опахало отстоит значительно дальше.

Еще один факт заслуживает внимания. Нигде нет информации об испытании машущих крыльев на воде. Почему махолетчики не ставят свои аппараты на воду и не проверяют скорость движения и эффективность машущих движителей?

Ответ очевиден. На воде их конструкции с машущими крыльями не будут двигаться, но только создавать волны, вибрируя на одном месте. Генератор волн, одним словом, ни что иное.

Ну, и последний момент. Если машущий движитель не работает от силы мышц человека, то двигатель также не улучшит положение.

Махолеты полетят

Так полетят когда-нибудь махолеты или нет?

Конечно, полетят! У махолетов есть своя, никем не занятая ниша.

Машущий движитель эффективен при малых скоростях. Братья Райт летали при скорости 15—17 км/ч на небольшие расстояния. Рекорд скорости в 1909 г. был аж чуть более 40 км/ч. Какие современные летательные аппараты занимают эту нишу? Не могу припомнить. Современные велосипеды с электромоторами с такими скоростями успешно справятся.

Если к этому добавить складные крылья и складывающиеся машущие движители, то несомненно махолеты будут востребованы по всему миру из-за простоты изготовления, неприхотливости в выборе материалов и, соответственно, малой себестоимости при уникальных возможностях по передвижению, как по воде и земле, так и по воздуху.

Правильную схему «несущая поверхность-двигатель-движитель» использовали Александр Липиш, Адальберг Шмидт и другие конструкторы еще в довоенной Германии. Очевидно, там еще помнили слова Н. Е. Жуковского про надежный машущий движитель.

Махолет Липиша летал с человеком на борту, который приводил в движение машущие движители. За полет, который на фото, пилот получил внеочередной отпуск.

Шмидт тоже летал на своей модели.

Кстати, Александр Липиш тестировал свои движители для моделей на воде, измеряя силу тяги.

Никто больше этого не делал. По крайней мере мои поиски не увенчались успехом.

Так что есть образцы летательных аппаратов, которые устойчиво держатся в воздухе. Надо лишь поставить машущий движитель с соответствующей силой тяги и подбирать наилучшую схему расположения крыльев и МД.

В общем, моделей может быть неограниченное множество.

Машущие движители на морских судах

Машущий движитель (МД) можно применять и на морских судах.

Во-первых, конечно, в виде вспомогательного движителя, экономив топливо главной силовой установки.

Во-вторых, МД можно применять для торможения судна. На сегодняшний день нет эффективных средств торможения судов, обладающих большой инерцией.

В-третьих, в зафиксированном или в управляемом состоянии МД можно применять в виде успокоителей качки.

В-четвертых, во время так называемой морской зыби, когда ветра нет, но присутствует волнение, МД в зафиксированном или в управляемом состоянии вырабатывают силу тяги во время бортовой или килевой качки.

В-пятых, МД в некоторых случаях можно использовать в виде ветрорезов, уменьшающих боковое ветровое воздействие на судно.

Машущие движители на спасательных средствах

Все морские суда снабжены как коллективными средствами спасения, то есть шлюпками, ботами, надувными плотами, так и индивидуальными жилетами и гидрокостюмами.

Однако, в сложных зимних условиях при ледяных торосах и ломаном льде, средств спасения, кроме вертолета, нет.

Во льдах бывают столкновения судов, при котором одно судно оказывается полузатопленным и обесточенным, и экипажу требуется срочно покинуть тонущее судно.

В таких условиях суда, находящиеся поблизости не могут оказать помощь морякам, так как спасательную шлюпку в ледяные торосы не спустишь, а других средств оказания помощи нет.

Машущий движитель с электроприводом, установленный на небольшом автономном надувном плоту с радиоуправлением, может по воздуху преодолеть ледяные торосы и доставить средства спасения к полынье.

Уверен, пройдет не много лет и все морские суда будут иметь на борту автономные, радиоуправляемые средства спасения в зимних условиях.

Машущий движитель для автономных плавательных средств

Автономные плавательные средства, одно из важнейших направлений в технике, так как используются в научных целях для изучения морей и океанов, а также для мониторинга прибрежной полосы в трудно доступных местах.

МД на таких плавательных средствах может применяться в универсальном варианте. Одна телескопическая пара для отталкивания от воздуха во время полного штиля или в виде паруса при ветре. Вторая пара для работы в воде и для отталкивания от дна, если понадобится.

Концы стержней могут быть снабжены захватами-манипуляторами.

Герметичный корпус дает возможность притапливать аппарат, а два понтона надежно удерживают аппарат на воде.

Во время волнения МД экономят электроэнергию, используя для движения силу волн.

В опущенном в воду состоянии, МД могут выдерживать точное позиционирование, быстро реагируя на волнение и на ветер.

Машущий движитель для парков

Сейчас стало популярно устанавливать в парках и в зонах отдых различные тренажеры для детей и взрослых.

Машущие движители тоже можно устанавливать для развлечения детей.

Машущий движитель для обще образовательных целей

В связи с тем, что на сегодняшний день во всем мире отсутствует техника с машущим движителем, а в школьных учебниках отсутствует упоминание о том, что люди могут отталкиваться от воздуха, изготовив из подручных средств простейший машущий движитель, МД автора, установленный на САП-доске, имеет огромную общеобразовательную ценность.

Уверен, что во многих школах, училищах и даже в университетах будут установлены тренажеры с МД, наглядно демонстрирующие их работу.

За образец можно взять, так называемую, «лапу дракона» Леонардо Да Винчи.

Благодаря этому простому устройству Леонардо Да Винчи опытным путем пришел к единственно верному техническому решению машущего крыла, которое предлагал использовать на лодке и даже на летательном аппарате.

Но можно сделать тренажер по-современному. Человек стоит на вращающейся площадке, с помощью рычага поднимает полотно и наблюдает за возникающей силой тяги.

В центральном положении стержня на полотне тяга отсутствует, сопротивление воздуха максимальное. В крайних положениях стержня на полотне сопротивление воздуха минимальное, а тяга максимальная и начинается движение площадки, на которой стоит человек.

Movebat

В научной литературе машущий элемент конструкции махолёта (орнитоптера), то есть игрушечного летательного аппарата[1], не только называют крыльями, но и на деле применяют крыло самолёта для махания, ибо авторы уверены, что назначений у птичьего крыла два: создавать подъёмную силу и силу тяги.

Машущий движитель И, Степанова, первоначально используемый на плавательных средствах, предназначен только для создания силы тяги и поэтому ни при каких обстоятельствах не может называться крылом.

В связи с тем, что машущий движитель, который человек может применять для передвижения по воде на плавательном средстве, названия не имеет, потому что такой уровень техники отсутствует, а слово «крыло» искажает суть предназначения устройства, движитель назван: Movebat.

За основу названия взято слово из латыни «movebat» в значении: Он/оно движется!

Архимед кричал: «Эврика», а автор теории полета птиц, на основании которой он изготовил машущий движитель для людей, после первого успешного испытания воскликнул: «Он движет»!

Таким образом, Movebat, — это третий движитель, производящий тягу от взаимодействия с воздухом. Первые два, созданные человеком для людей, это парус и воздушный винт!

Заключение

В 2006 году я начал свое исследование, которое долгие годы не публиковал.

Следуя совету Леонардо Да Винчи, в начале был описан воздух, т.е. то, что надо знать о воздухе для понимания основ движения в газовой среде. Затем описал полет семян растений, насекомых, движение рыб в воде и летающих животных. Лишь после этого описал полет птиц.

Следующими шагами должна быть постройка опытного образца и выяснение причин, которые объективно препятствуют внедрению машущих движителей.

Глядя на действующие образцы машущих движителей, представленных на фото в этой книге, у меня самого вызывает удивление, что первый образец я сделал и испытал лишь в 2011 году.

Столь продолжительное время было связано, во-первых, с поиском наиболее простого технического решения, доступного для изготовления в домашних условиях.

Во-вторых, из-за того, что не было единомышленников, которые понимали, что машущий движитель имеет огромный потенциал в других сферах применения, кроме движения по воде на мышечном приводе.

Махолетчики при этом, глядя на видео движения на матрасе по воде, вообще не брали в голову предложенный движитель, полагая, что в таком виде он может быть использован только на воде, только на матрасе и только для развлечения детей.

Никому из людей, имеющих техническое образование и даже строящих махолеты, которые видели видео, не пришло в голову, что они видят полноразмерный машущий движитель, способный двигать вес более 100 кг хотя бы по воде.

И тем более они не поняли, что это есть единственный в мировой истории прецедент применения человеком машущего движителя для передвижения по воде с приводом от мышц человека.

После успешных испытаний надо было понять объективные причины, несколько столетий препятствующие конструкторам и изобретателям всех стран изготовить, испытать и дать людям машущий двигатель.

Во-первых, это теория полета птиц. Несмотря на многочисленные научные публикации исследований полета живых организмов, полностью отсутствует простое, понятное объяснение основ движения в воздухе.

Не имея простого объяснения, люди не в состоянии самостоятельно изготовить машущий движитель и применять его для своих нужд.

Зарождение авиации тому пример. Отто Лилиенталь, наблюдая за полетом птиц, сформулировал свою теорию, на основании которой построил планер и продемонстрировал возможность полета. Затем, на основании успешных опытов, он опубликовал книгу своего понимания основ удержания летательных аппаратов в воздухе.

Братья Райт потратили много времени и нашли решение надежного управления летательным аппаратом.

Кстати, журналисты, глядя на полеты братьев Райт, писали, что, мол, такие передвижения в воздухе угодны лишь для демонстрации в цирке и ни для чего более.

Более сдержано, но в том же духе отзывались и о других новаторах в воздухоплавании, в том числе и об Отто Лилиентале.

Однако, это не помешало профессору Н. Е. Жуковскому лично посетить О. Лилиенталя и даже приобрести у него образец планера.

Итог мы знаем. Ученые, имея многочисленные опыты практического применения летательных аппаратов, нашли методику предварительных расчетов и самолеты стали для нас обычным видом передвижения.

С машущими движителями не так. Нет внятного научного объяснения работы МД и, во-вторых, нет в мире ни одного их практического применения.

Соответственно, нет даже намеков на другие сферы применения МД, кроме как на летательных аппаратах.

Итак, теория, то есть объяснение движения, и опыт, т.е. практическое применение.

Чудес не бывает. Успешное практическое применение — это итог верной теории! Но не наоборот. Игрушечные модели тому наглядный пример.

Игрушечные модели с МД летают уже более ста лет, а полноразмерных летательных аппаратов с МД до сих пор нет.

В-третьих, это математический инструмент, обслуживающий теорию.

Современная аэродинамика, это математический инструмент, обслуживающий самолетостроение. Над созданием этого инструмента трудилось множество известных ученых многих стран. Они оттачивали теоретические методы, подбор формул и т. п.

За многие десятилетия сформировалось мнение о том, что с помощью этого инструмента можно создавать не только летательный аппарат, которым являются крылья и корпус планера или самолета, но даже движитель, который будет двигать этот летательный аппарат.

Но это мнение в корне не верно. Летательный аппарат и движитель для него не могут быть созданы с помощью одного и того же математического инструмента. И, если воздушный винт еще можно создавать этим инструментом, так как за его основу взято самолетное крыло, то для расчета машущего движителя, который крылом не является, необходим другой математический метод расчета.

Машущий движитель, представленный в книге, находится в самом начальном своем состоянии и требует участия многих людей.

Изготавливайте МД в домашних условиях, применяйте на плавательных средствах, рассказывайте и показывайте МД своим детям, чтобы они, с детства привыкнув к тому, что можно отталкиваться от воздуха, стали в будущем первоклассными инженерами и конструкторами!