Открытие в области механики

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОТКРЫТИЕ В ОБЛАСТИ МЕХАНИКИ

Почти сто лет назад «пионер космической эры» Константин Эдуардович Циолковский призывал человечество к освоению космоса. Он предлагал не просто отправляться в космос «на экскурсию», а рекомендовал строить в космосе долговременные обитаемые поселения, которые были бы пригодны для постоянного проживания в них человека. Такие поселения он называл «эфирными городами».

Вот и прошло сто лет. Есть ли у человечества в наличии хоть одно такое «эфирное поселение»? Всем известно, что такого поселения у человечества нет. Однако, в последнее время около десяти стран мира уже сообщили о своих планах по созданию подобных поселений в ближайшем будущем.

Интересно, что о планах создания обитаемых поселений в космосе и, прежде всего, на поверхности Луны, заявляют сегодня не только правительственные организации. Строительство таких поселений уже запланировано сразу несколькими частными компаниями, которые финансируются только частными инвесторами, но которые, тем не менее, имеют очень широкие программы в направлении освоения космоса.

Известно ли вам, что Циолковский еще в те далекие времена считал весьма перспективным направлением использование в строительстве эфирных городов различных тросовых систем. Видимо, он еще тогда интуитивно чувствовал громадную экономическую эффективность применения тросовых систем при освоении космоса. Посмотрите на современные космические корабли: они «захватывают» в космосе весьма небольшие объемы и небольшие площади. А для долговременного (возможно, постоянного) проживания в космосе человечеству будут нужны гораздо большие космические площади и космические объемы, чем оно имеет в настоящее время. И в этом деле без тросовых конструкций обойтись практически невозможно. К сожалению, многие космические разработчики уже давно забыли об упомянутых мною выше рекомендациях Циолковского, а зря.

Циолковский провозгласил саму идею создания в космосе тросовых систем. Насколько мне известно, конкретных инженерных решений в этом направлении у него не было. И это не удивительно: создать долговременную замкнутую жесткую конструкцию «из веревок» не так-то просто. В нашем быту по этой тематике кроме теннисной ракетки да сита для просеивания муки практически ничего и нет. Но это вовсе не означает, что мир «веревочных конструкций» ограничивается лишь этими двумя примерами.

Я по образованию инженер строитель. В 1977 году по окончании института я вместо дипломного проекта на «отлично» защитил исследовательскую дипломную работу. Дух исследователя живет во мне и поныне.

Здание с сетчатым тросовым покрытием впервые было построено в г. Ралей (США) в 1953 году. С этого здания и началось строительство вантовых покрытий по всему земному шару. Общий вид этого здания показан ниже.

Следует отметить, что благодаря применению в покрытии сетки из тросов в качестве несущих элементов, все покрытие удалось сделать примерно в четыре раза легче, чем это было возможно ранее. Это здание в свое время убедительно показало всем явное преимущество тросовых систем перед другими системами покрытий. После появления этого высячего покрытия было построено много зданий, в которых применялась система тросов. Каждое такое здание представляло собой «штучный продукт». В вопросе создания вантовых конструкций какой-либо явной методичной системы выработано не было.

Примерно в 1983 году я целенаправленно занялся разработкой и исследованием тросовых покрытий. Толчком в этом направлении для меня явился «детский стульчик», которыми многие ребята пользовались при купании в море для того, чтобы подбрасывать друг друга имитируя прыжки с вышки. Чтобы не напрягать ваше воображение, ниже я привожу «конструкцию» этого стульчика, который легко создается с помощью четырех скрещенных рук.

Обратите внимание на «траекторию» каждой из рук в этом стульчике: каждая рука вначале идет понизу, затем выныривает наверх и далее идет поверху. Подобным же образом я стал направлять ванты при создании моей первой тросовой сетки на квадратном плане. Поэкспериментировав с кваадратным планом, я в дальнейшем «скруглил углы» и стал создавать свои модели не только на квадратных, но и на других планах. Одну из моделей этой серии я привожу ниже.

В те далекие времена самым авторитетным пособием для проектирования висячих покрытий была книга Л.Г Дмитриева и А.В. Касилова «Вантовые покрытия» (Киев. Будивельник. 1974). Эта книга являлась «библией» для каждого проектировщика.

В этой книге На стр. 32 можно прочитать следующее: "Однако, создать рациональную ортогональную вантовую сеть на опорном контуре из трех и более наклонных к горизонту арок, используя лишь два направления нитей относительно всей поверхности, не представляется возможным.

На стр. 31 написано следующее: "Оправданными... являются поиски новых рациональных решений вантовых сетей, которые бы обладали достоинствами сетей гиперболического параболоида и не содержали жестких элементов, кроме опорного контура".

Таким образом в 1974 году ведущие специалисты объявили показанную выше конструкцию «невозможной». Как это могло произойти? Насколько я понимаю, специалисты не представляли себе, что кто-то начнет создавать вантовые покрытия ИЗ ВЫПУКЛО-ВОГНУТЫХ вант. Но такой чудак нашелся. Это был я. До меня все вантовые покрытия создавались исключительно из вант, которые имели на всем протяжении кривизну одного знака. Одна серия вант считалась при этом НЕСУЩЕЙ, другая серия вант считалась НАПРЯГАЮЩЕЙ. Если требовалось создать покрытие из нескольких волн, то серия «гипаров» (производное от слов «гиперболический параболоид») просто механически блокировалась друг с другом с помощью жестких пролетных элементов, что значительно ухудшало качество покрытия и приводило к увеличению его веса.

Показанное выше вантовое покрытие я назвал «Четверка Макарова» (по числу волн на опорном контуре. Я оформил на него заявку как на изобретение и направил его в патентный институт (ВНИИГПЭ). Поскольку я был «частником» и предсталял только самого себя, а не «коллектив соавторов» из специализированной организации, требования к моим заявкам (а я подал их сразу несколько) были очень высокими. «Война» с патентным институтом длилась три с половиной года. В соответствии с их требованиями, я предоставил им заключения ведущих специалистов об уникальности и полезности моих конструкций. Мне было выдано авторское свидетельство на «Висячее покрытие». Оно сохранилось в истории и каждый желающий может ознакомиться с его описанием по приведенной ниже гиперссылке:

Авторское свидетельство на изобретение SU № 1270256 A1

Поскольку мои конструкции не утрачивают совместности сети при различных аффинных деформациях, я создавал их даже с «горбами» различной высоты. Одна из таких моделей очень понравилась патентному институту (на таком покрытии нет никаких проблем с удалением воды) и именно эта модель была выбрана для рисунка в описании изобретения.

Для каждой новой модели я заново изобретал схему переплетения вант. Исторически сложилось так, что после четверки я смог заплести тройку, пятерку, шестерку, семерку, восьмерку и девятку. А дальше произошло самое интересное: в вопросе создания сетей с любым наперед заданным числом волн на опорном контуре меня постигло озарение. Тогда я сел за стол и записал свой ЗАКОН СОВМЕСТНОСТИ КВАЗИОРТОГОНАЛЬНЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНО-ВОЛНООБРАЗНЫХ ВАНТОВЫХ СЕТЕЙ. Текст этого закона достаточно сложен, а его математическая часть очень неудобна для воспроизведения в печатном виде, поэтому я привожу его ниже в виде картинки:

вантовый сеть покрытие тросовый

Поверьте: пока я общался с патентными работниками, я достаточно хорошо изучил все их нормы и правила. Приведенная выше формулировка соответствует всем необходимым критерием патентоведов. Однако, за три с половиной года патентоведы так меня «измочалили», что сделав свое открытие (а этот закон является именно ОТКРЫТИЕМ, причем уникальным в своем роде, о чем будет сказано далее) я просто пошел к нотариусу и заверил у него дату предъявления своего закона. Связываться с патентоведами у меня просто не было сил.

Юридическая корректность в серьезных делах требует предъявления всех необходимых аргументов. Привожу ниже фотокопию моего закона, формулировка которого была зарегистрирована нотариусом 8 сентября 1989 года.

В дальнейшем на основе этого закона мною была создана длинная серия конструкций, которые, в частности, пригодны для строительства в космосе «эфирных городов», о которых около ста лет назад писал Циолковский. Желающие увидеть эти конструкции могут проследовать по гиперссылке на страницу "Космическая Архитектура" английской энциклопедии “Wikimedia Commons”. Не постесняюсь заметить: указанную страницу в этой энциклопедии создал лично я. Видимо, до меня просто не было самой «космической архитектуры» и в такой странице ни у кого не возникало нужды. Кто хочет продолжить ознакомление с моими конструкциями, может проследовать на мой русско-английский вебсайт, где о моих конструкциях написано более подробно.

Указанный закон положил начало бесконечной серии новых вантовых конструкций. В истории архитектуры и в истории строительства такого не было еще никогда. Я даже заявил о создании нового направления и в земной архитектуре, о чем подробно написано в моей статье Тенсегрити - новое направление в архитектуре, которая вышла на архитектурном портале «Форма» в марте 2011 года.

Кто-то выскажет сомнение: можно ли приведенную выше формулировку классифицировать как ОТКРЫТИЕ. Пожалуйста - поговорите со специалистами. Однако, я уже достаточно эрудирован в этом вопросе, поэтому отмечу: у профессиональных патентоведов главным принаком наличия открытия является именно СЕРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ, которые возникают на основе этого открытия. Если такая серия последовала - открытие существует. Для сравнения в качестве примера я могу привести открытие Нильсом Бором квантовых переходов с орбиты на орбиту. При накачке рабочего тела энергией электроны увеличивают свою энергию и переходят на вышележащие орбиты, затем они при определенных условиях «падают» на нижележащие орбиты и синхронно излучают запасенную энергию. Все это было описано Нильсом Бором в небольшой статье около ста лет назад. Однако, его открытие явилось началом целой «лазерной эры». За ним последовало изобретение великого множества лазеров для самых различных электромагнитных частот.

Все мы так или иначе изучали физику. В физике много разделов, один из которых называется «механика». Сама механика подразделяется на «динамику» «кинематику» и «статику». В статике также существует определенное деление... Осмелюсь сообщить вам, что мои вантовые сетки явно относятся именно к статическим тросовым конструкциям механики, хотя официально этого пока нигде не написано.

До настоящего момента последнее открытие в механике было зарегистрировано человечеством более двух тысяч лет назад.

26.02.2013 Макаров Сергей

Размещено на Allbest.ru