«Как рождаются изобретения.»
Техника центрифугирования зашла в тупик. Произошло это потому, что, следуя древней идее колеса с фиксированными цапфами (хотя бы одной!), конструкторы не только «принуждали» ротор вращаться вокруг оси, не совпадающей с его осью инерции, но и не учитывали принципиальную неустойчивость вращения роторов вокруг их продольной оси.
Задачи технического прогресса в создании центрифуг были сформулированы совершенно четко: 1) необходимо исключить вибрацию и 2) добиться устойчивости вращения роторов вокруг продольной оси.
Ротор нужно освободить от ограничений подшипников. Тогда он сам собою станет вращаться вокруг своей оси инерции подобно, скажем, небесным телам. В этом и состоит простой и ясный секрет планеты, объясняющий, почему она не вибрирует и не переворачивается.
Наша планета, как и все другие небесные тела, вращается точно вокруг своей оси инерции и не получает никакой дополнительной энергии, которая могла бы повернуть в мировом пространстве ее ось вращения.
Скручивания канатика можно избежать, обмотав его прочной проволокой виток к витку Всегда остающиеся между витками люфты позволяют канатику немного изгибаться. При небольших изгибах вал остается гибким, обеспечивая этим вращение ротора вокруг оси инерции . При более значительном изгибе вала люфты между витками в направлении изгиба выбираются, и вал становится жестким. Поэтому хотя при толчке ротор и отклоняется и начинает описывать конус, но в пращу не превращается.
Вот и надо делать центрифуги, как планеты. При этом, естественно, исчезнет какой бы то ни было дисбаланс. Неточности изготовления и неравномерное распределение масс поведут только к тому, что ось вращения будет расположена не совсем так, как ожидалось при расчете.
Но разница будет практически не существенна.
Чтобы освободить ротор, недостаточно избавить его от подшипников. Его следует также освободить и от жестких связей с приводом. Вал, по которому подводится энергия, должен быть гибким. Может быть, для этой цели пригоден канатик или шнурок? Но они скручиваются. Скручивания канатика, однако, можно избежать, обмотав его одним или несколькими слоями прочной проволоки.
Подвешиванием ротора на канатике, обмотанном проволокой, с демпфировкой одного или обоих концов достигается устойчивое вращение в неустойчивом положении. В качестве демпфера применено распружиненное следящее кольцо.
В этой намотке между витками всегда остаются небольшие, микронные люфты, которые только и нужны для самобалансировки ротора. При более же значительном изгибе люфты между витками в направлении изгиба выбираются, и вал становится жестким. Таким образом, ротор может вращаться вокруг своей оси инерции и не вибрировать. Но этого недостаточно. Если этим способом подвесить и вращать удлиненный ротор, он все равно при первом же «комарином» толчке выйдет из неустойчивого положения и начнет описывать в пространстве конус.
А что, если преградить доступ дополнительной энергии, выводящей удлиненный ротор из неустойчивого равновесия? Не получая дополнительной энергии, ротор не сможет описывать в пространстве конус. Мы знаем, что дополнительную — вредную — энергию ротор накапливает, изменяя свое положение в пространстве. Значит, надо тщательно и непрерывно следить за положением ротора и при малейшем его отклонении отнимать ту часть дополнительной энергии, которая выводит его из равновесия.
Если своевременно позаботиться о том, чтобы ротор не получал излишней энергии, то отнимать придется ничтожную мощность — порядка нескольких эрг в секунду. Осуществить такой контроль можно с помощью демпфера. На жесткий конец вала ротора надевали распружиненное кольцо с внутренними выступами. Эти выступы касаются вала, так что при малейшем его отклонении вместе с ним перемещается кольцо. Выступы кольца являются как бы датчиками автоматического регулятора. При перемещении кольца пружины совершают работу, поглощая избыточную энергию, и вал возвращается в прежнее положение. Пружины служат исполнительным органом и выполняют роль сервомотора автоматического регулятора. Вибрацию такой центрифуги не удавалось обнаружить никакими средствами. Вращение было совершенно устойчивым.
Демпфировать концы ротора можно различными методами: механическими, гидравлическими, электрическими, магнитными, пневматическими и т. д. Применение в качестве демпфера центробежного вакуум-затвора дает возможность не только избавиться от подшипников, но и вращать ротор в вакууме, т. е. избавиться также от трения ротора о воздух.
Убеждает опыт, который легко может проделать каждый, пользуясь подручными