Динамопланетарът на Рашо Тилчев

Кой е Рашо Тилчев?

Рашо Тилчев Малешков (1878-1963) е български учител по физика и математика, изобретател, вписан в Златната книга на българските изобретатели [2]. Роден е в гр. Мъглиж през 1878 г. – годината на Освобождението на България от османско владичество. През 1905 г. завършва Педагогическото училище в Казанлък и по-късно работи като учител по физика и математика в родния Мъглиж и в Стара Загора. Рашо Тилчев има множество изобретения и патенти, в това число за крачна дарако-предачна машина, термална машина, джобна пишеща машина и др. През 1927 г. участва в международен конкурс в СССР за нов модел парен локомотив, където е класиран на шесто място от двадесет и шест предложени проекта. Заедно със своя син Тихомир Тилчев, също учител по физика, имат множество изобретения в областта на военните технологии и по-специално, на авиодвигатели, реактивни снаряди и боеприпаси. Имената им се свързват с някои важни моменти около разработката и усъвършенстването на съветските Катюши.

Рашо Тилчев притежава буден ум и свободолюбив дух. Все качества, характерни за природно интелигентните хора и особенно, за българските родове из подбалканските възрожденски средища. Тилчеви са хора със социалдемократични леви убеждения. Те поддържат тесни връзки със Съветския съюз и лично със Сталин, за което свиделестват множеството архивни писмени документи и богата кореспонденция [2]. Сътрудничеството им продължава активно и по време на Втората световна война, като предоставят много от своите военни разработки на Болшевишка Русия, която по това време е противникова страна на Царство България във войната. След окупацията на България от съюзниците в края на войната и последвалата комунизация, Рашо Тилчев заема важни ръководни постове в местните структури на новата власт, като получава допълнителни облаги и привилегии. Тук не искаме да излизаме от рамките на настоящата работа и да се превръщаме в морални съдници по отношение политическата дейност на Тилчеви. Фактите са достатъчно красноречиви. Нека всеки сам си направи съответните заключения. Ние се интересуваме най-вече от техническата и научната страна на едно от изобретенията на Рашо Тилчев.

Динамопланетарът

Теоретичният проект за динамппланетара го представя като масивно стоманено колело или диск, с диаметър от няколко десетки метра и маса от дестки до стотици тонове. Това колело се върти заедно с планетата и е инсталирано на земната повърхнина по посока на паралелния кръг – от запад към изток. Казано по друг начин, спрямо посоката на въртене на Земята така, че равнината му на въртене да е успоредна на равнината на земния екватор, за да се осигури максимален ефект. Според Рашо Тилчев, идеята за динамопланера е следствие от формулирания от самия него Закон за ротацията на небесните тела. В този закон той се опитва да обоснове теоритично връзката между физическите и орбитални параметри на планетите от слънчевата система с периодите на собственото им въртене около техните оси. Длъжни сме да обележим, че в съвременната физика такава връзка не съществува и не следва нито от законите на Кеплер, нито от законите на Нютон или от принципите на небесната механика.

Ето как самият Тилчев обяснява работата на устройството:

При това движение всички частички на динамопланетара, които се намират над оста му, се движат с по-големи линейни скорости от линейните скорости на частичките на динамопланетара, които се намират под оста му. Тези различни скорости на частичките на динамопланетара дават и различни живи сили. Комбинираната жива сила на частичките над оста на динамопланетара е по-голяма от комбинираната жива сила на частичките, намиращи се под оста на динамопланетара, защото се движат заедно с въртенето на земята по по-големи окръжности, следователно с по-големи линейни скорости. Разликата от тези живи сили, завърта около оста динамопланетара с посока директна на ротационното движение на земята.

Точно тук е проблемът. Работата е там, че различните скорости не могат да са причина за възникване на сили. Скоростта като физична величина е атрибут на движението, свойство, чрез което характеризираме самото движение. Телата се движат заради действащите им сили. Имено, като следствие от действието на дадена сила, възниква движение и това е много ясно показано чрез втория принцип на Нютон. Скоростта е начинът, по който движението се проявява, а не негова първопричина. Да се твърди противното е напълно погрешно. За да се завърти едно тяло около остта си, трябва върху него да дейтва поне една външна сила, която да го принуди да се завърти. Нека вземем за пример принципа, по който работи всеки електродвигател. Роторът се върти именно поради действащите от страна на статора електромагнитни сили. Това ясно се демонстрира в училищните курсове по физика посредством правоъгълна рамка поставена в магнитно поле, по която тече електричен ток. В следствие, възниква двойка сили, които карат рамката да се завърти около оста си.

За да не бъдем голословни, нека разгледаме затворен кръгов контур, разположен на повърхността на Земята така, както самият динамопланетар. Нека пресметнем сумарната сила, която би възникнала в този контур при въртенето на планетата. За целта, нека първо разгледаме елементарен цилиндричен обем с маса dm, разположен върху контура. Постановката е показана на фигурата по-долу.

Тук т. C е центърът на Земята, т. O е центърът на контура, r е неговият радиус, а R_e = |OC| е земният радиус. R = |CD| = (R_e + y) / cos(δ) е разстоянието от центъра на Земята до елементарния обем, dφ е ъгълът, под който се вижда елементарният обем от центъра на контура, а ω_e е ъгловата скорост на въртене на Земята. От чертежа ясно се вижда, че на dm действа сила dF_τ = dF_c⋅cos(φ + δ), където dF_c = ω_e²⋅R⋅dm е центробежната сила в т. D като следствие от денонощното въртене на планетата. Използвайки зависимостите x = r⋅cos(φ), y = r⋅sin(φ), tan(δ) = x / (R_e + y) = r⋅cos(φ) / (R_e + r⋅sin(φ)), получаваме:

dF_τ = ω_e² ⋅ cos(φ + δ) ⋅ (R_e + r⋅sin(φ)) / cos(δ) ⋅ dm

След преобразуване и опростяване получаваме:

dF_τ = ω_e² ⋅ R_e ⋅ cos(φ) ⋅ dm

Взимайки под внимание, че dm = ρ⋅S⋅dl = ρ⋅S⋅r⋅dφ, където ρ е плътността на материала съставляващ елементарния обем, и че моментът на силата е dN = r⋅dF_τ, тогава:

dN = ρ ⋅ ω_e² ⋅ r² ⋅ R_e ⋅ S ⋅ cos(φ) ⋅ dφ

откъдето, след интегриране по целия контур, за сумарния въртящ момент окончателно получаваме:

N = ρ ⋅ ω_e² ⋅ r² ⋅ R_e ⋅ S ⋅ ∫₀^2π cos(φ) dφ = 0

Горните изчисления могат да се опростят, ако съобразим, че ъгълът δ е много малък и го пренебрегнем, но крайният резултат неминуемо си остава същият. В случая на плътен диск, лесно се вижда, че резултатът ще е същият, ако си представим диска като съставен от множество концентрични контури и интегрираме по r.

И така, получихме, че въртящ момент за динамопланетара, в следствие от денонощното въртене на Земята около собствената ѝ ос, няма да възникне и той няма да се завърти. Това е съвсем очаквано. Всеки може да се увери в това, като си направи сам експеримент, заставайки в периферията на равномерно въртяща се въртележка в парка, държеейки малък диск или колело така, че то да може да се върти свободно в хоризонтална равнина. Колкото и бързо да се върти въртележката, дискът ще остава винаги неподвижен спрямо вас. Противното би било твърде хубаво, за да е истина. Само си представете, ако динамопланетарът беше възможен, всяко виенско колело по света би било източник на свободна и неизчерпаема енергия. Дали, ако това беше така, е могло да остане незабелязано от човечеството за толкова векове? Едва ли.

Заключение

Динамопланетарът на Рашо Тилчев е невъзможен, уви. Това ясно следва от законите на физиката. Независимо от размера, масата или материала, от който е изработен динамопланетарът, желаният ефект на завъртане няма да се наблюдава. Все пак сме длъжни да уважим оригиналните търсения и новаторския дух на Тилчеви, баща и син. Макар и невъзможна, идеята за динамопланетара е достатъчно оригинална и красива, провокира въображението и ни кара да мечтаем. А какво по-хубаво от това!

Длъжни сме да отбележим и сериозната изследователска работа и популяризаторска дейност на известната старозагорска журналистка и писателка Донка Йотова. Без нейните усилия и искрено родолюбиво чувство, животът и делото на Рашо и Тихомир Тилчеви щяха да останат неизвестни за българската общественост.

Литература

1. Bartsch H. Mathematische formeln, VEB Rachbuchverlag, Leipzig, 1984.
2. Йотова Д. Шест атома злато, Алфа Визия, Стара Загора, 2016.