Начнем с рассмотрения конструкции и начальных условий

РЕДУКТОР (ГЕНЕРАТОР) Ермолы
Начнем с рассмотрения конструкции и начальных условий.
На фиг.1 патента изображен редуктор Ермолы.
Центральный вал редуктора состоит из верхней и нижней секции. Верхняя секция названа в
патенте ведущим валом (9), нижняя секция ─ ведомым (2). Ведущий и ведомый вал соосны и,
благодаря шнеку и вертикальному давлению, стремятся повернуться в разных направлениях
вокруг общей оси. Один из них стремится повернуться по часовой стрелке, другой – против
часовой. Разумеется, два вращательных момента равны по модулю и противоположны по
знаку: М1 = – М2.
Ведущий вал, через водило (13), жестко связан с маховиком (5). Длина водила, в плане
передачи вращающего момента от вала к маховику, никакого значения не имеет. Для простоты
можно считать, что ведущий вал и маховик – одно целое.
Ведомый вал, также связан с маховиком (5), но не напрямую, а через хитрую шестеренчатую
передачу и охватывающий кольцевой подшипник.
В редукторе Ермолы всего две шестерни ─ одна (3) неподвижно закреплена точно по оси
редуктора, вторая (4) шестерня (с внутренними зубьями) охватывает неподвижную шестерню
(3), как обруч «хула–хуп». При этом вторая шестерня эксцентрично «вложена» в маховик с
возможностью свободного вращения относительно маховика. Вот, собственно, и всё.
Теперь, подробнее о связи ведомого вала с маховиком.
Изобразим упрощенный вид сверху на редуктор Ермолы (рис.1).
На ведомом валу имеется колено (как на обычном коленвале, на шейку которого, через
подшипник насажена вторая шестерня (зубчатка). Плечо этого колена (расстояние от оси вала)
имеет размер, например, R. Диаметр неподвижной шестерни равен 3 R. Внутренний диаметр
охватывающей шестерни (зубчатки) равен 5 R. Наружный диаметр зубчатки (диаметр
кольцевого подшипника) равен 6 R. Эти размеры приближённо соответствуют чертежу в
патенте, и они нам нужны для определенности анализа.
шестеренка
маховик
R
1,5R
подшипник
ось маховика
зубчатка
3R
шейка
4R
коленвала
Рис. 1
Переходим к анализу рычагов. Колено ведомого вала – это тот рычаг, с помощью которого
вращательный момент передается от ведомого вала к зубчатке и далее к маховику. Примем, для
определенности, что вращательный момент, порожденный шнеком, создает на плече колена R
силу F. Плечо R - это расстояние от оси коленвала до оси шейки коленвала. Значит,
передаваемый от коленвала момент М = R•F.
Это тот самый момент, который коленвал получает от шнека через втулку 6. Естественно,
противоположный по знаку момент, передаваемый маховику от шнека через втулку 7, точно
такой же по модулю М = – R•F.
Рисуем шейку коленвала в виде рычага:
R
F
Рис. 2
Сила F действует на плече R.
Зубчатка (от места зацепления до своей оси) это второй рычаг, который имеет силовое
взаимодействие с первым.
Рисуем два рычага вместе:
1,5R
Рис. 3
R
F
Что мы видим на рис. 3 ?
Импульс М = R•F от коленвала передается на ось зубчатки, но у зубчатки другая точка
вращения, в сравнении с шейкой коленвала, и отсюда - другое плечо H = 1,5R + R = 2,5R.
Сила F и на шейке коленвала и на оси зубчатки неизменна. Но, благодаря увеличенному плечу,
момент на оси зубчатки (относительно «мгновенной» точки её вращения) равен М2 = 2,5 R•F.
Далее оценим момент и действующую силу со стороны зубчатки в точке контакта зубчатки с
маховиком:
R
F
F2
3R
1,5R
Рис. 4
Плечо увеличилось до 5,5 R. А момент (при неизменной точке вращения) остался прежним.
Отсюда – сила в точке силового контакта зубчатки с маховиком F2 = 2,5 R•F/5.5R = 5/11 R•F.
Осталось определить момент, который воспринимает маховик в точке силового контакта со
стороны зубчатки.
1,5R
R
F
3R
F2
4R
Рис. 5
Сила в точке силового контакта на маховике идентична силе в точке силового контакта на
зубчаткие: F2 = 5/11 R•F. Плечо маховика в точке контакта 9относительно его оси вращения)
равно 4R, отсюда момент, полученный маховиком от зубчатки, М3 = F2•4R = 20/11 R•F.
Это тот самый момент, который раскручивает маховик.
Вспомним, что момент, который передается маховику через водило, равен М = R•F.
Это тот самый момент, который тормозит маховик.
В итоге, разгонный момент, приложенный к маховику, практически в 2 раза превышает
тормозящий момент, приложенный к этому же маховику через водило.
На первый взгляд, такой результат подсчета крутящих моментов кажется абсурдным. Каким
образом момент, переданный через жесткую связь (водило), может быть в 2 раза меньше
момента, переданного через шестерёнчатую связь и кольцевой подшипник ? Но, ведь именно об
этом, говорил Ермола в своих комментариях. О том, что момент через жесткую связь не равен
моменту через зубчатое зацепление. При этом он не объяснял, за счет чего может возникать
усиление крутящего момента, переданного через «нежесткую» связь.
Вернемся к рис. 3 и посмотрим на него повнимательнее:
R
1,5R
F
Если представить себе, что верхний и нижний рычаг пришли в движение под действием силы F,
то рычаги сразу же заклинят друг друга, поскольку у них разные длины и разные оси вращения.
Но это верно лишь для обычных рычагов. В редукторе Ермолы совместному движению рычагов
ничего не мешает, поскольку нижний (на рисунке) рычаг поворачивается не только вокруг
собственной опоры, но и вокруг опоры верхнего рычага.
1,5R
R
F
Нижний рычаг (зубчатка) обкатывает неподвижную шестерню и за счет этого непрерывно
смещает свою точку опоры. В итоге, оба рычага поворачиваются с одинаковой угловой
скоростью. Но поворотный момент на нижнем рычаге в 2,5 раза больше, чем на верхнем.
Следовательно, мощность, получаемая нижним рычагом, также в 2,5 раза больше мощности,
передаваемой верхним рычагом.
Возвращаемся к рис.4 и анализируем, что происходит при повороте всех трех рычагов.
1,5R
R
3R
F
4R
F2
Рычаг с плечом R (шейка коленвала), рычаг с плечом 5,5 R (зубчатка) и рычаг с плечом 4R
(маховик) поворачиваются на одинаковый угол и вращаются с одинаковой угловой скоростью.
Точку опоры меняет, по ходу поворота, только средний (на рисунке) рычаг – зубчатка. И
именно это изменение точки опоры среднего рычага приводит к увеличению поворотного
момента, передаваемого маховику, и к увеличению передаваемой маховику мощности.
Остается самый главный вопрос – затратно (в плане энергии) или беззатратно происходит
перемещение зубчатки относительно неподвижной шестерни от одного зуба к другому.
На первый взгляд, перемещение происходит беззатратно, стало быть, Ермола прав в том, что
его редуктор является генератором энергии.
Но нужен второй взгляд (эксперимент), который, как известно – критерий истины.
Куликов И.Ю. лаборатория Фант-Проект