Уже несколько мнимых “вечных двигателей” и выяснили безнадежность попыток их изобрести. Теперь побеседуем о “даровом” двигателе, т. е. о таком двигателе, который способен работать неопределенно долго без всяких забот с нашей стороны, так как черпает нужную ему энергию из неистощимых ее запасов в окружающей среде. Все конечно, видели барометр - ртутный или металлический. В первом барометре вершина ртутного столбика постоянно то поднимается, то опускается, в зависимости от перемен атмосферного давления; в металлическом - от той же причины постоянно колеблется стрелка. В XVIII веке один изобретатель использовал эти движения барометра для завода часового механизма и таким образом построил часы, которые сами собой заводились и шли безостановочно, не требуя никакого завода. Известный английский механик и астроном Фергюссон видел это интересное изобретение и отозвался о нем (в 1774 г.) так:

“Я осмотрел вышеописанные часы, которые приводятся в непрерывное движение подъемом и опусканием ртути в своеобразно устроенном барометре; нет основания думать, чтобы они когда-либо остановились, так как накопляющаяся в них двигательная сила была бы достаточна для поддержания часов в ходу на целый год даже после полного устранения барометра. Должен сказать со всей откровенностью, что, как показывает детальное знакомство с этими часами, они являются самым остроумным механизмом, какой мне когда-либо случалось видеть, - и по идее, и по выполнению”.

К сожалению, часы эти не сохранились до нашего времени - они были похищены, и местонахождение их неизвестно. Остались, впрочем, чертежи их конструкции, выполненные упомянутым астрономом, так что есть возможность их восстановить.

В состав механизма этих часов входит ртутный барометр крупных размеров. В стеклянной урне, подвешенной в раме, и в опрокинутой над ней горлышком вниз большой колбе заключается около 150 кг ртути. Оба сосуда укреплены подвижно один относительно другого; искусной системой рычагов достигается то, что при увеличении атмосферного давления колба опускается и урна поднимается, при уменьшении же давления - наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону. Колесо неподвижно только при полной неизменности атмосферного давления, но во время пауз механизм часов движется прежде накопленной энергией падения гирь. Нелегко устроить так, чтобы гири одновременно поднимались вверх и двигали своим падением механизм. Однако старинные часовщики были достаточно изобретательны, чтобы справиться с этой задачей. Оказалось даже, что энергия колебаний атмосферного давления заметно превышала потребность, т. е. гири поднимались быстрее, чем опускались; понадобилось поэтому особое приспособление для периодического выключения падающих гирь, когда они достигали высшей точки.

Легко видеть важное принципиальное отличие этого и подобных ему “даровых” двигателей от “вечных” двигателей. В даровых двигателях энергия не создается из ничего, как мечтали устроить изобретатели вечного двигателя; она черпается извне, в нашем случае - из окружающей атмосферы, где она накопляется солнечными лучами. Практически даровые двигатели были бы столь же выгодны, как и настоящие “вечные” двигатели, если бы конструкция их была не слишком дорога по сравнению с доставляемой ими энергией (как в большинстве случаев и бывает).

"Вечные" часы

Однажды в далекие теперь годы существования Советского Союза я купил радиоконструктор для сборки электронных часов. Схема у них была такая:

Как истинный радиолюбитель, я решил, что собирать просто по готовой схеме неинтересно. Родился грандиозный замысел сделать "вечные" часы, то есть часы, которые будут точно идти всегда, несмотря ни на какие превратности судьбы в виде потери питания и отклонения частоты кварца от идеальной, причем все это без участия человека!

Для этого была собрана схема автоматической ежесуточной (в полночь) коррекции по сигналам точного времени, а также схема контроля напряжения аккумулятора 7Д-0,1 и автоматического подзаряда его в течение положенных 15 часов.

Кроме этого, был предусмотрен будильник, который мог или просто сигналить в течение одной минуты, или включать после этого встроенный приемник, или вместо этого включать какую-нибудь внешнюю нагрузку.

Схема собиралась в условиях дефицита радиодеталей, поэтому не детали доставались для схемы, а схема разрабатывалась под имеющиеся детали. Между прочим, этот подход много дал мне в плане понимания работы электронных схем и умения найти выход из любой ситуации.

Вот первый лист схемы (изменения карандашом сделаны значительно позже):

Куча переключателей здесь служит для установки времени срабатывания будильника; диоды V21-V28 входят в дешифратор автоматического корректора.

Второй лист схемы:

Здесь на микросхеме А1 собран приемник, настроенный на радиостанцию "Маяк" в диапазоне средних волн. На транзисторе V86 и элементе D3.2 собран триггер Шмитта, преобразующий сигналы точного времени (СТВ) в прямоугольные импульсы.

6-разрядный счетчик на триггерах D5-D7 выполняет две функции. Каждые сутки в 23 часа 59 минут на него подается питание и он начинает считать секунды. В 23 часа 59 минут 52 секунды он сбрасывается, а его вход (D5:11) подключается к схеме приема СТВ. По шестому СТВ происходит полный сброс часов и возврат в исходное состояние.

На транзисторах V71 и V74 собран триггер Шмитта, срабатывающий при низком напряжении аккумулятора и подающий питание на счетчик D2, отсчитывающий 15 часов заряда аккумулятора. Первоначально из-за применения 155-ой серии с большим потреблением тока был риск полного разряда аккумулятора в ожидании появления сетевого напряжения. Для исключения такой ситуации счетчик был переделан с применением 176-ой серии:

Еще позже я совсем отказался от схемы зарядки по счетчику и сделал постоянный подзаряд аккумулятора через резистор параллельно диоду V68 (см. лист 1). При этом напряжение питания схемы было поднято до 10 В.

В таком виде часы прекрасно работали лет 15 и были, естественно, самыми точными в доме.

После развала Советского Союза по не известным мне причинам постепенно стал слабеть сигнал радиостанции "Маяк" на средних волнах. Простейший приемник прямого усиления, примененный в этих часах, перестал давать удовлетворительный уровень сигнала и коррекция тоже перестала работать. Увеличение усиления промежуточного каскада на V83 выручило ненадолго. Пришлось собирать приемник, работающий на УКВ:

Дело осложнялось тем, что в диапазоне УКВ радиопередачи не прерывались для передачи СТВ, они просто накладывались друг на друга. Поэтому схема приемника получилась заметно сложнее.

Во-первых, пришлось ввести фильтр на частоту 4,1 кГц на 140УД1А.

Во-вторых, новый СТВ был одиночным длительностью около 0,25 с. Счетчик до 6 стал ненужным, а для повышения помехоустойчивости была введена схема из двух ждущих мультивибраторов на 176ЛЕ10 и 176ЛП2, которая разрешала сброс часов только в интервале 0,2-0,3 с от начала импульса СТВ.

Несмотря на все эти ухищрения, добиться нормальной работы корректора не удалось, и сейчас он не используется, но часы работают до сих пор без поломок и ремонта с 1983 года! Даже ни один электролит не был заменен - видимо, в советское время они были качественнее. Вот их теперешний вид:

В этой книге мы рассмотрели уже несколько мнимых “вечных двигателей” и выяснили безнадежность попыток их изобрести. Теперь побеседуем о “даровом” двигателе, т. е. о таком двигателе, который способен работать неопределенно долго без всяких забот с нашей стороны, так как черпает нужную ему энергию из неистощимых ее запасов в окружающей среде. Все конечно, видели барометр – ртутный или металлический. В первом барометре вершина ртутного столбика постоянно то поднимается, то опускается, в зависимости от перемен атмосферного давления; в металлическом – от той же причины постоянно колеблется стрелка. В XVIII веке один изобретатель использовал эти движения барометра для завода часового механизма и таким образом построил часы, которые сами собой заводились и шли безостановочно, не требуя никакого завода. Известный английский механик и астроном Фергюссон видел это интересное изобретение и отозвался о нем (в 1774 г.) так:
“Я осмотрел вышеописанные часы, которые приводятся в непрерывное движение подъемом и опусканием ртути в своеобразно устроенном барометре; нет основания думать, чтобы они когда-либо остановились, так как накопляющаяся в них двигательная сила была бы достаточна для поддержания часов в ходу на целый год даже после полного устранения барометра. Должен сказать со всей откровенностью, что, как показывает детальное знакомство с этими часами, они являются самым остроумным механизмом, какой мне когда-либо случалось видеть, – и по идее, и по выполнению”.
К сожалению, часы эти не сохранились до нашего времени – они были похищены, и местонахождение их неизвестно. Остались, впрочем, чертежи их конструкции, выполненные упомянутым астрономом, так что есть возможность их восстановить.

Рис. Устройство дарового двигателя XVIII в.

В состав механизма этих часов входит ртутный барометр крупных размеров. В стеклянной урне, подвешенной в раме, и в опрокинутой над ней горлышком вниз большой колбе заключается около 150 кг ртути. Оба сосуда укреплены подвижно один относительно другого; искусной системой рычагов достигается то, что при увеличении атмосферного давления колба опускается и урна поднимается, при уменьшении же давления – наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону. Колесо неподвижно только при полной неизменности атмосферного давления, но во время пауз механизм часов движется прежде накопленной энергией падения гирь. Нелегко устроить так, чтобы гири одновременно поднимались вверх и двигали своим падением механизм. Однако старинные часовщики были достаточно изобретательны, чтобы справиться с этой задачей. Оказалось даже, что энергия колебаний атмосферного давления заметно превышала потребность, т. е. гири поднимались быстрее, чем опускались; понадобилось поэтому особое приспособление для периодического выключения падающих гирь, когда они достигали высшей точки.
Легко видеть важное принципиальное отличие этого и подобных ему “даровых” двигателей от “вечных” двигателей. В даровых двигателях энергия не создается из ничего, как мечтали устроить изобретатели вечного двигателя; она черпается извне, в нашем случае – из окружающей атмосферы, где она накопляется солнечными лучами. Практически даровые двигатели были бы столь же выгодны, как и настоящие “вечные” двигатели, если бы конструкция их была не слишком дорога по сравнению с доставляемой ими энергией (как в большинстве случаев и бывает).
Немного далее мы познакомимся с другими типами дарового двигателя и покажем на примере, почему промышленное использование подобных механизмов оказывается, как правило, совершенно невыгодным.

Йоганн Йоахим Бехер (1635...1682), основатель когда-то весьма популярной теории флогистона, выбрал для своих вечных часов в качестве источника привода воду, стекающую во время дождя с крыши дома. Нет сомнения, что все же самым благодарным и самым надежным источником силы привода были изменения барометрического давления или температуры воздуха.

Швейцарские «вечные» часы «Атмос»

Существует много типов «вечных» часов, использующих изменения температуры и давления. Вероятно, наиболее распространенным типом таких часов являются швейцарские часы «Атмос» (рис. 44). Цилиндрический сосуд в задней части прибора заполнен этилхлоридом и герметически закрыт. В сосуде находятся металлические мехи, составленные из круглых мембран, причем мехи растягиваются пружиной. Если в комнате повышается температура, то этилхлорид расширяется и сжимает мехи. При понижении температуры мембранная пружина возвращает мехи в первоначальное положение. Движение мехов передается на вал заводного механизма барабана пружины обычных часов с торсионным маятником. Изменения температуры на 1°C достаточно, чтобы завести пружину на 28 ч хода.

Часы с таким торсионным маятником, известные среди коллекционеров исторических часов под названием «годовые часы», выпускаются и в более обычном варианте с обычным пружинным двигателем. В маленькую вилку, укрепленную на струне-торсионе вблизи места ее подвески, заходило длинное плечо анкера, специально приспособленное для этой цели. Плечо при повороте вилки дает это движение на анкер спускового механизма и этим освобождает спуск часов. Спуск вследствие этого передает в обратном направлении импульсы привода вилке и струне торсионного маятника. Годовые часы производились еще совсем недавно, перед самой второй мировой войной, но их принцип весьма старый. Он разработан был уже в XVIII в. такими часовщиками, как Томпион (около 1713 г.), Деландер (1721 г.), Камю (1722 г.), Кваре (1724 г.). В промышленных масштабах такие часы стали производить в 80-х годах прошлого века. В современном исполнении такие часы появились и на нынешних зарубежных рынках.

К специальным часам относят так называемые лепестковые (календарные) часы , но теперь, в период появления и развития цифровой индикации времени такие часы почти утратили свою необычность. Необычным у них был только лепестковый часовой и минутный циферблат с механизмом для переворачивания лепестков – листочков точно через минутные интервалы. Основой таких часов опять-таки был совершенно обычный балансовый пружинный механизм, расположенный в нижней части футляра с циферблатами. В Европе такие часы распространились на рубеже XIX и XX вв.; они появились из США, где в 1902 г. их запатентовал Э.Л. Фитч. Еще перед первой мировой войной такие часы стали производить и некоторые немецкие фирмы.

"Вечные" часы

В этой книге мы рассмотрели уже несколько мнимых увечных двигателей" и выяснили безнадёжность попыток их изобрести. Теперь побеседуем о "даровом" двигателе, т. е. о таком двигателе, который способен работать неопределённо долго без всяких забот с нашей стороны, так как черпает нужную ему энергию из неистощимых её запасов в окружающей среде.

Все, конечно, видели барометр - ртутный или металлический. В первом барометре вершина ртутного столбика постоянно то поднимается, то опускается - в зависимости от перемен атмосферного давления; в металлическом от той же причины постоянно колеблется стрелка. В XVIII в. один изобретатель использовал эти (движения барометра для завода часового механизма и, таким образом, построил часы, которые сами собой заводились и шли безостановочно, не требуя никакого завода. Известный английский механик и астроном Фергюссон видел это интересное изобретение и отозвался о нём (в 1774 г.) так: "Я осмотрел вышеописанные часы, которые приводятся в непрерывное движение подъёмом и опусканием ртути в своеобразно устроенном барометре; нет основания думать, чтобы они когда-либо остановились, так как накопляющаяся в них двигательная сила была бы достаточна для поддержания часов в ходу на целый год даже после полного устранения барометра. Должен сказать со всею откровенностью, что, как показывает детальное знакомство с этими часами, они являются самым остроумным механизмом, какой мне когда-либо случалось видеть,- и по идее, и по выполнению".

К сожалению, часы эти не сохранились до нашего времени,- они были похищены, и местонахождение их неизвестно. Остались, впрочем, чертежи их конструкции, выполненные упомянутым астрономом, так что есть возможность их восстановить.

В состав механизма этих часов входит ртутный барометр крупных размеров. В стеклянной урне, подвешенной в раме, и в опрокинутой над ней горлышком вниз большой колбе заключается около 150 кг ртути. Оба сосуда укреплены подвижно один относительно другого: искусной системой рычагов достигается то, что при увеличении атмосферного давления колба опускается и урна поднимается, при уменьшении же давления - наоборот. Оба движения заставляют вращаться небольшое зубчатое колесо всегда в одну сторону. Колесо неподвижно только при полной неизменности атмосферного давления,- но во время пауз механизм часов движется прежде накопленной энергией падения гирь. Нелегко устроить так, чтобы гири одновременно поднимались вверх и двигали своим падением механизм. Однако старинные часовщики были достаточно изобретательны, чтобы справиться с этой задачей. Оказалось даже, что энергия колебаний атмосферного давления заметно превышала потребность, т. е. гири поднимались быстрее, чем опускались; понадобилось поэтому особое приспособление для периодического выключения падающих гирь, когда они достигали высшей точки.

Легко видеть важное принципиальное отличие этого и подобных ему "даровых" двигателей от "вечных" двигателей. В даровых двигателях энергия не создаётся из ничего, как мечтают устроить изобретатели вечного двигателя; она черпается извне,- в нашем случае из окружающей атмосферы, где она накопляется солнечными лучами. Практически даровые двигатели были бы столь же выгодны, как и настоящие "вечные" двигатели, если бы конструкция их была не слишком дорога по сравнению с доставляемой ими энергией (как в большинстве случаев и бывает).