Извлечение механической энергии из гравитационного поля

Тип работы:
Статья
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ИЗВЛЕЧЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ

О.Ф. Меньших

Магнито-гравитационный эффект — основан на использовании магнитокалорического эффекта в коллоидном растворе ферромагнитного однодоменного порошка, отдающего в зазоре сильного магнита с насыщающим магнитным полем для данного материала ферромагнетика теплоту от намагничивания в раствор, плотность которого уменьшается, и возникает его поток кверху, вытесняемый холодной жидкостью снизу замкнутого контура за счёт действия поля гравитации. Нагретая жидкость затем охлаждается в радиаторе и вновь холодной используется в замкнутом протоке. В результате образуется непрерывный однонаправленный поток жидкости с частицами ферромагнитного порошка снизу вверх через зазор сильного постоянного магнита, энергия которого НЕ РАСХОДУЕТСЯ на образование этого потока, также НЕ РАСХОДУЕТСЯ энергия гравитационного поля, а поток жидкости существует непрерывно с выделением тепловой энергии во внешнюю среду. Этим потоком можно вращать ротор турбины, получая, кроме тепловой, ещё и механическую работу Использовано свойство непрерывности струи жидкости. Получение полезной энергии — тепловой и механической — не ясно, откуда она берётся, из какого источника. Внешне это выглядит как прямое нарушение закона сохранения и превращения энергии, и создание perpetum mobile.

/

Если в такой схеме образуется непрерывный поток жидкости с ферромагнитным однодоменным порошком, увлекаемым потоком жидкости, в случае приблизительного равенства плотностей ферромагнитного вещества и жидкости, то следует искать источник энергии неизвестной природы, если полагать, что закон сохранения и превращения энергии должен непременно соблюдаться. Поскольку нагревание ферромагнетика в магнитном зазоре с насыщающим магнитным полем за счёт фазового перехода первого рода происходит благодаря действию магнитного поля, то следует считать, что энергия магнитного поля постоянно восстанавливается, например, из вакуумного поля. Оно является источником энергии, а гравитационное поле выступает катализатором, либо наоборот, катализатором является магнитное поле.

Нельзя обольщаться, что этот прибор будет излучать тепло наружу. Нет, не будет, поскольку магнитная жидкость, выйдя из магнитного зазора, размагничивается и, следовательно, снова охлаждается, так что радиатор не требуется в контуре, а сам контур должен быть минимальной длины, чтобы можно было увеличить скорость потока, то есть его мощность.

Произведём расчёт образующегося потока магнитной жидкости в замкнутом контуре сечением S = a*b, где a — зазор между полюсами постоянного магнита, b ширина сечения магнитных полюсов, и длиной контура L, так что масса всей магнитной жидкости в контуре равна mК = с S L, где с — плотность магнитной жидкости. Пусть высота сечения магнитного зазора равна h, при этом объём магнитной жидкости размещённой внутри магнитного зазора v = h S и масса этой части жидкости равна m = с h S < mК.

/

Энергия магнитного поля W, запасаемая в объёме v = h S магнитной жидкости, находящейся в магнитном зазоре с напряжённостью магнитного поля Н постоянного магнита равна W = мО ч Н2 v / 2, где мО = 1,256. 10 — 6 Гн/м — магнитная постоянная, ч — магнитная восприимчивость магнитной жидкости с учётом концентрации ферромагнитного вещества однодоменной структуры. Пусть вся эта энергия превращается в тепловую энергию в магнитокалорическом эффекте (при возникновении фазового перехода первого рода). При теплоёмкости ферроматериала сФ температура ферромагнетика в магнитной жидкости тогда увеличится на величину? Т = W / сФ m = мО ч Н2 v / 2 сФ с h S = мО ч Н2 / 2 сФ с. В предположении линейности расширения магнитной жидкости при её нагревании её плотность с

в холодном состоянии снизу контура при температуре Т уменьшается до величины сН для нагретой до температуры Т + ?Т, так что, учитывая кубичный характер изменения объёма тела (магнитной жидкости в объёме пространства магнитного зазора), получим для сН:

сН? с Т / (Т + 3? Т) = с / [1 — (3?Т / Т)]

в предположении, что? Т / Т < < 1. За счёт сниженной плотности нагретой магнитной жидкости он всплывает вверх под действием гравитационного поля Земли при вертикальном расположении системы, как показано на рисунке. Это всплывание происходит под действием выталкивающей силы F, приложенной ко всему объёму v = h S магнитной жидкости, находящейся в магнитном зазоре, и равна

F = g (с — сН) v = g с (3?Т / Т) h S,

где g = 9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести на земной поверхности. Под действием этой силы вся жидкость массы mК = с S L получает однонаправленное движение в контуре с ускорением г = F / mК = g (3?Т / Т) h / L. При этом в неустановившемся режиме скорость V потока магнитной жидкости в магнитном зазоре снизу вверх возрастает и доходит до величины, при которой она ограничивается и в дальнейшем не изменяется силами вязкого трения магнитной жидкости о стенки контура (трубопровода) длиной L. Вся кинетическая энергия движущейся вязкой жидкости фактически превращается в тепловую энергию Q, рассеиваемую в окружающее пространство. По закону Ньютона имеем связь импульса силы и количество движения F? t = mК V, где под величиной? t будем понимать? t = h / V, и тогда g с (3?Т / Т) h2 S / V = с S L V, откуда находим значение скорости V = [g (3?Т / Т) h2 / L]½. Подставляя в это выражение значение 3? Т / Т = = 3 мО ч Н2 / 2 сФ с Т, получим V = [мО g ч Н2 h2 / 2 сФ с Т L]½. Как известно, произведение силы на скорость есть мощность Р потока магнитной жидкости, поэтому имеем выражение:

Р = 3 S (h / с L)½ (мO g ч H2 h / 2 cФ Т)3/2 = dQ / dt — интенсивность тепловыделения.

Из этого выражения видно, что интенсивность (мощность) тепловыделения при работе данной системы в установившемся режиме пропорциональна сечению контура S и квадрату высоты h магнитного зазора b кубу напряжённости магнитного поля H в зазоре постоянного магнита, то есть Р ~ S * h2 * H3 * (1/ с L)½* 3 (мO g ч / 2 cФ Т)3/2.

Минимальная длина контура L = 3 h, тогда получим окончательно:

Р = dQ / dt = S H3 (3 / с)½ (мO g ч h / 2 cФ Т)3/2.

Рассмотрим пример реализации системы. Пусть S = 10 — 5 м², H = 1000 А/м, с = 3. 103 кг/м3, ч = 5, h = 10 — 2 м, сФ = 10 — 1 Дж/кг. град, Т = 300 град К. Тогда мощность равна Р = 3. 10 — 5. 10 9. (1,11. 10 — 4)½. (1,256. 10 — 6. 9,81. 5. 10 — 2 / 2. 10 — 1 300)3/2 = 315,9. (1,0268. 10 — 8)3/2 = 105,3. 1,040. 10 — 12 = 3,285. 10 — 10 Вт. Если напряжённость магнитного поля увеличить на порядок (Н = 10 кА/м), то мощность станет равной 0,3 мкВт. При такой даже ничтожно малой мощности потока жидкости не ясно, откуда черпается энергия на это движение. Ведь магнит не размагничивается, а поле земного притяжения также не изменяется. За год работы это устройство выделит тепловой энергии всего только на 9,45 Дж. Но и в этом случае непонятно, откуда берётся энергия, поскольку магнит не размагничивается, и земное тяготение не изменяется в связи с указанным движением магнитной жидкости в системе.

Физически совершенно понятно, что при магнитокалорическом нагревании магнитной жидкости в объёме магнитного зазора эта часть жидкости становится легче холодной жидкости такого же объёма, поэтому холодная жидкость вытесняет вверх нагретую, что и создаёт поток жидкости в магнитном зазоре снизу вверх, следовательно, образуется поток жидкости во всём контуре системы, то есть движение физического тела массы mК. Если полагать закон сохранения и превращения энергии справедливым всегда, то следует выяснить происхождение источника энергии, образующего указанное движение массы.

Важно указать, что микрочастицы ферромагнитного вещества в составе магнитной жидкости должны быть столь малыми, чтобы они увлекались потоком жидкости, не скапливаясь около полюсов магнита, образуя тем самым своеобразную «пробку» для потока.

Сравнивая мощность Р образующегося потока магнитной жидкости с полной энергией броуновского движения однодоменных частиц ферромагнетика в растворителе и самих молекул растворителя, легко понять, что эти энергии относятся как 3? Т / Т, то есть энергия броуновского движения частиц ферромагнетика и молекул растворителя на несколько порядков больше энергии, создаваемой потоком магнитной жидкости, поскольку она пропорциональна температуре Т. Таким образом, магнито-гравитационный эффект малоэффективен с точки зрения применения его в альтернативной энергетике, однако, имеет важный научный интерес, поскольку связан с кажущимся нарушением закона сохранения и превращения энергии вследствие неясности происхождения источника энергии, осуществляющего указанное движение материи.

Было бы важно создать преобразователь энергии хаотического движения молекул вещества, нагретого до температуры Т в механическую работу, при действии которого тем-пература этого вещества уменьшалась бы на некоторую величину? Т Тогда при известной удельной теплоёмкости С этого вещества массы М высвобождаемая энергия такого процесса составила бы в тепловых единицах величину? Q = C М? Т. Например, в случае использования воды в качестве указанного вещества при С = 1 кал/грамм*градус при снижении температуры в гипотетическом процессе на? Т = 1О для одной тонны воды (М = 103 кг) можно было бы получить энергию? Q = 1000 ккал или в энергетических единицах с известным коэффициентом 0,24 это количество тепла соответствует 240 кДж. В свою очередь, это количество энергии в пересчёте на электроэнергию в принятых единицах (кВт. час) соответствует WЭ = 0,24 ?Q /3600 = 66,67 кВт. час, что приблизительно отвечает норме малого электропотребления одиночным бытовым абонентом электросети за месяц пользования электроэнергией. Для стандартного пользователя при его месячной норме электропотребления порядка 100 кВт. час потребовалось бы подвергнуть указанному преобразованию с понижением температуры воды на 1О полторы тонны (М = 1500 кг) обычной воды, которой на Земле огромное количество. Следовательно, надо найти способ извлечения из воды энергии при её охлаждении.

Как теоретически видится этот путь?

Температура тела Т определяется мерой ХАОТИЧЕСКОГО движения его молекул массой m со скоростями V согласно известному из термодинамики выражению

3 k T / 2 = m V2 / 2,

откуда среднестатистическая температура для одной молекулы.

Т = m V2 / 3 k.

Среднестатистическая скорость хаотического движения молекул в веществе, в частности, в газе из этого равенства получается как V = (3 k T / m)½, из чего следует соотношение

?Т / Т = (?V / V)½.

Из этого соотношения наглядно следует вывод, что для получения энергии, например, из воды надо уменьшить на некоторую величину среднестатистическую скорость хаотического движения молекул на величину

?V = V (?Т / Т)2.

При этом следует использовать соответствующие закономерности и способы их применения, чтобы снизить исходную величину V (Т) на уменьшенную V — ?V при новой температуре Т — ?Т, притом сделать это так, чтобы при этом выделялась энергия

?W = 0,24 С М? Т (Дж),

где в случае использования воды в качестве «топлива» С = 103 кал/кг. град. — удельная теплоёмкость воды массы М (кг), ?Т — понижение температуры (град) в процессе извлечения энергии. Так, если за 1 секунду 1 кг воды снизит свою температуру на 1О в рассматриваемом гипотетическом процессе извлечения энергии из воды, то при этом получим мощность такого преобразователя при его условном к.п.д. = 1, равную Р = d? W / dt = 240 Вт.

Как снизить скорость движения молекул в процедуре извлечения энергии этого хаотического движения на величину

?V = V (?Т / Т)2

при исходной скорости

V = (3 k T / m)½,

полагая условно к.п.д. = 1 при этом преобразовании энергии?! Необходимо по каждой молекуле осуществить снижение её скорости на величину? V = (3 k T / m)½ (?Т / Т)2, что после сокращения имеет вид

?V = (3 k? Т 4 / m Т 3)½.

Возникает гипотеза применения механизма «всенаправленного торможения» хаотически движущихся молекул, когда тормозящее воздействие по каждой молекуле в отдельности противоположно направлено вектору мгновенной скорости движения этой молекулы. При этом орган торможения должен отбирать энергию движения молекул, суммируя эту отбираемую энергию, которая формирует некоторую силу, действием которой можно было бы приводить в движение некоторое макротело. Таким «всенаправленным торможением» обладает вязкая среда, внутри которой двигаются молекулы, передавая ей (вязкой среде) часть своей кинетической энергии. При этом вязкая среда нагревается. Но такой вязкой средой является сам газ, молекулы которого хаотически движутся, и есть вероятность их столкновения, при котором для упругого удара молекулы изменяют своё направление, но не теряют их кинетическую энергию в целом для группы молекул. Если удар частично не упругий, то часть кинетической энергии сталкивающихся молекул переходит в их внутреннюю энергию. При этом молекула возбуждается (её атомы переходят на более высокие энергетические уровни), что может создавать условия для получения вторичного излучения фотонами. Возможно, свечение сильно нагретого газа как раз и вызывается явлениями неупругих столкновений молекул газа. При этом свечение некогерентно и имеет достаточно широкий спектр излучения.

При сравнительно низких температурах такое свечение не регистрируется, возможно, оно всё же возникает на «низких» частотах и может восприниматься приёмником в форме белого шума в инфракрасном диапазоне спектра. Тепловизоры как раз и регистрируют нагретые объекты по их температуре нагрева относительно окружающего холодного фона. Иначе говоря, всякое нагретое тело излучает инфракрасные волны. Это излучение энергетическое, то есть нагретые тела охлаждаются, передают свою энергию во внешнюю среду НЕЗАВИСИМО от степени её нагрева. То есть нарушается принцип возрастания энтропии, она в таком процессе уменьшается, если рассматривать ТОЛЬКО процесс перпедачи тепла от менее нагретого тела более нагретому, не учитывая, что более нагретое тело передаёт менее нагретому телу свою энергию, что связано с принципом возрастания энтропии. Если изобрести тепловой ДИОД, способный передавать тепловую энергию только о ОДНОМ направлении и задерживать такую передачу в противоположном направлении, то станет возможной передача тепловой энергии от менее нагретого тела к более нагретому, которое при этом ещё больше нагревается. Возникает сильно неравновесная система, при которой имеет место перекачка энергии от мало нагретых тел к горячему телу, то есть реализуется принцип уменьшения энтропии, что позволяет строить вечные двигатели.

Реализуются ли во Вселенной тепловые диоды? Их наличие обусловливает вечное движение материи-энергии за счёт локального нарушения принципа возрастания энтропии, при котором какое-то тело нагревается за счёт охлаждения других тел, а затем может передать свою энергию в режиме теплового двигателя другим телам. При этом нарушается симметрия процесса: холодное тело через тепловой диод передаёт свою энергии. Горячему телу, а горячее тело не может предать свою энергию холодному, поскольку этому препятствует тепловой диод.

ВЫВОД: Для реального построения вечного двигателя необходимо изобрести тепловой диод, пропускающий тепловую энергию (инфракрасные волны) только в одном направлении. Ячейка Фарадея со скрещенными поляроидами обладает такими свойствами пропускания волны в одном направлении и непропускании в противоположном. При этом волны должны быть плоско поляризованными. Но теплоизлучение от нагретого тела имеет широкий спектр и является неполяризованным, поэтому такой тепловой диод не работает в неполяризованном излучении с широким спектром. Фотоны теплоизлучения имеют хаотически распределённые поляризации, начальные фазы и разнообразные частоты, что напоминает хаотизм броуновского (теплового) движения молекул вещества. Упорядочение этого хаоса является первым шагом к реализации свойств теплового диода, необходимого для построения вечного двигателя.

Если бы удалось упорядочить хаос движения молекул, то закон Паскаля о равнораспределённом давлении на стенки сосуда с газом мог бы быть нарушен, и появилась бы область в сосуде, давление на которую превышало бы давление на иные участки сосуда, это привело бы к возможности использовать различие этих разных давлений для организации движения макротела. Следовательно, надо изобрести ФИЛЬТР ВЕКТОРА СКОРОСТЕЙ МОЛЕКУЛ, пропускающий молекулы, движущиеся в каком-то заданном (прямом) направлении и не пропускающий их в противоположном (обратном) направлении. Тогда сам такой фильтр стал бы на себе испытывать однонаправленное давление со стороны тех молекул, которые этим фильтром не пропускаются сквозь него. Это однонаправленное давление на фильтр было бы тем большим, чем выше температура газа, то есть чем выше кинетическая энергия хаотически движущихся молекул.

Такой фильтр можно опустить в воду, и на него будет действовать сила однонаправленного давления, приводящая этот фильтр в движение в направлении действия такой силы. Можно фильтр закрепить на оси вращения и фильтр с осью будет вращаться всегда в одном направлении, притом тем быстрее, чем выше температура воды, которая также будет вращаться в установившемся режиме, поскольку будет увлекаться вращающимся фильтром. Момент вращения будет уравновешен моментом вязкого трения воды о стенки сосуда, что определит угловую скорость вращения в установившемся режиме. Согласно закону сохранения и превращения энергии такое движение должно компенсироваться понижением температуры воды, и процесс становится затухающим. Однако приток тепла от соседних вод компенсирует указанное охлаждение, и процесс прямого преобразования тепла воды в механическую энергию оказывается реализованы.

ВЫВОД: Необходимо изобрести ФИЛЬТР, пропускающий движущиеся молекулы воды в их броуновском движении только в одном направлении.

При этом в заданной массе тела содержится n молекул массой m. Это число молекул в массе М равно n = M NA / A, где, А — молекулярный вес, определяемый типом вещества, NA = 1,602. 10 23 1/гр. мол — число Авогадро.

Поскольку масса вещества не изменяется, а также не меняется постоянная Больцмана k, то очевидно, что изменение температуры на величину? Т связано с соответствующим изменением среднестатистической скорости хаотического движения молекул этого вещества, так что имеем:

?Т = m M NA? V2 / 3 k А,

и тогда для высвободившейся энергии получим

?W = 0,24 С m M NA? V2 / 3 k, А = 0. 08 С m с v? V2 / 3 k А.

Если использовать именно воду в качестве «топлива», для которой С = 1 кал/грамм. градус = 0,24. 103 Дж/ кг. град, с = 103 кг/м3 — плотность воды, имеем выражение: ?W = [0,24. 103. 106 / 4,14. 10 — 23] (v ?V)2 = 5,8. 10 30 (v ?V)2 Дж при объёме воды в кубическим метрах, а изменение скорости? V в метрах за секунду. Для одной тонны воды при её объёме в 1 м³ имеем? W = 5,8. 10 30? V 2, и для получения энергии, например, в один килоджоуль потребуется снизить среднестатистическую скорость движения молекул воды на величину? V = (1000 / 5,8. 1030)½ = 172,411/2. 10 — 15 = 13,13. 10 — 15 м/с.

Гравитационные двигатели — основаны на преобразовании энергии гравитационного поля в механическую работу на основе диска (цилиндра) с осью вращения боковая половина которого помещена в жидкость, а его другая половина находится в свободном пространстве, что достигается установкой вертикально расположенной перегородки с прямоугольным окном с малыми зазорами относительно диска (цилиндра), а протечка жидкости (например, воды) через малые зазоры между окном перегородки и диском (цилиндром) компенсируется работой насоса, возвращающего перетекающую жидкость обратно в сосуд, из которого жидкость вытекает.

В литературе описаны многочисленные попытки создания различного рода движителей, использующих гравитацию, но не согласующихся с законом сохранения и превращения энергии, в силу чего такие проекты оказываются неработоспособными (см. в Интернете статьи под рубрикой «Гравитационные вечные двигатели»), поскольку эти устройства снабжены самоперемещающимися присоединёнными массами, жёстко связанными с вращающимися деталями. Тем не менее, гравитационное поле изучено физикой недостаточно. До сих пор не удалось построить теорию единого поля, учитывающую все виды взаимодействий — сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного — из-за недостаточности сведений о природе гравитационного поля.

Автором предложен способ создания гравитационного двигателя, при котором часть диска с осью вращения помещают в жидкость преимущественно с одной стороны от вертикали, проходящей перпендикулярно через ось вращения диска (центр его симметрии) и коллинеарной с вектором гравитационного поля [1]. Действие способа объясняется смещением центра тяжести диска относительно центра его симметрии на оси его вращения с возникающим при этом вращательным моментом, пропорциональным массе диска и его радиусу, а также определяемым алгебраической суммой архимедовых сил со стороны жидкости, действующих на диск. При этом вращающийся диск не снабжён жёстко связанными с ним присоединёнными массами.

Показано в [1], что вращательный момент МВР в диске радиуса R и с массой р с R2Н, выполненный, например, из металла, определяется выражением

МВР = 0,023 с g Н R3,

где с — плотность жидкости, g = 9,81 м/с2 — ускорение силы тяжести на поверхности Земли, Н — толщина диска (длина цилиндра).

Недостатком устройств, реализующих данный способ, является использование больших масс металла, из которого изготавливается вращающийся диск (например, алюминия или его сплавов) для увеличения вращательного момента МВР двигателя.

Указанный недостаток устранён в заявляемом техническом решении.

Целью изобретения является снижение массы вращающегося диска (цилиндра) для удешевления его конструкции и снижения общего веса.

Указанная цель достигается в заявляемом гравитационном двигателе, содержащем вращающийся на оси вращения диск (цилиндр), одна половина которого размещена в сосуде с жидкостью, а другая половина — в пустом сосуде, причём оба этих сосуда разделены перегородкой с малыми зазорами относительно диска (цилиндра), а вытекающая через указанные зазоры жидкость вновь перекачивается насосом из пустого в заполненный жидкостью сосуд, при этом плоскость перегородки расположена параллельно вектору гравитационного поля, отличающимся тем, что вращающийся диск (цилиндр) выполнен пустотелым с внутренними рёбрами жёсткости, а в качестве жидкости использована вода.

Примечание: Далее используется только термин «диск», вместо термина «диск (цилиндр)».

Достижение цели изобретения объясняется зависимостью вращательного момента МВР от половины объёма вращающегося диска, помещённого в жидкость, что позволяет уменьшить массу вращающегося диска и снизить стоимость его материала.

Заявляемое техническое решение поясняется представленными рисунками.

На рис. 1 показана конструкция гравитационного двигателя, состоящего из вращающегося диска 1 радиуса R и толщиной Н с его осью вращения 2, установленных в жёстком корпусе 3, например, кубической формы, разделённом перегородкой 4, образующей два сосуда, первый из которых заполнен жидкостью 5, например, водой, c плотностью с, а второй — практически пустой. При этом перегородка 4 выполнена с центральной прорезью прямоугольной формы, внутри которой расположена диаметральная часть диска 1 с минимально допустимыми зазорами h от краёв прорези в перегородке 4. Неизбежно протекающая через указанные зазоры жидкость из первого сосуда во второй вновь перекачивается в первый сосуд с помощью насоса 6.

На рис. 2 изображён фрагмент устройства — перегородки 4 с прямоугольной прорезью для диаметральной части диска 1 с его осью вращения 2. На рис. 2 указаны малые зазоры h между краями прорези и плоскостями диска 1, минимизирующие вытекание жидкости через перегородку из первого сосуда во второй.

На рис. 3 показан разрез полого диска 1 с рёбрами жёсткости 7, установленными внутри полого диска к его боковым стенкам для сохранения плоскостности этих круговых стенок.

На рис. 4 дан расчёт вращательного момента МВР.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.

Дифференциал вертикально действующей выталкивающей силы вычисляется как:

магнитный поле молекула энергия

df (ц) = df (ц) cos ц = с g H R2 (1- cos ц) cos ц dц, а выталкивающая сила равна:

р р р

F =? df (ц)=с g H R2 ?(1- cosц) cosц dц = -сg H R2? cos2ц dц = -р с g H R2/2 ,

0 0 0

и она коллинеарная вектору гравитационного поля g. Эта сила равна весу вытесненной телом (полудиском) жидкости с плотностью с.

Эта сила создаёт вращательный момент в диске, направленный по часовой стрелке, и приложена к точке, расположенной на расстоянии? r1 = - 0,42 R от оси вращения диска. Следовательно, вращательный момент М1 = 0,21 р с g H R3 = 0,659.с g H R3. Горизонтальные силы (рис. 4) равны по каждой из четвертей диска (соответственно верхней и нижней):

р/2 р/2 р/2

F 1 = с g H R2 ?(1- cos ц) sin ц dц = с g H R2 [? sin ц dц —? sin ц cos ц dц] =

0 0 0

р/2

= с g H R2 [1 —? sin ц cos ц dц ] = 0,5 с g H R2 —

0

— составляющая горизонтальной силы, точка приложения которой расположена выше оси вращения диска (соответствующий вращательный момент направлен по часовой стрелке).

р

F 2 = с g H R2 [1 —? sin ц cos ц dц ] = 1,5 с g H R2 —

р/2

— составляющая горизонтальной силы, точка приложения которой расположена ниже оси вращения диска симметрично точке приложения горизонтальной силы F 1 (соответствующий вращательный момент направлен против часовой стрелки). Поскольку F 2 > F 1, результирующий вращательный момент направлен против часовой стрелки.

Разница составляющих сил? F = F 1 — F 2 = (0,5 — 1,5) с g H R2 = - с g H R2.

Как известно, расстояние от оси вращения диска радиуса R до проекции точки, соответствующей центру инерции четверти круга, на вертикальную ось равно? r2 =

= 0,9 R / 21/2 = 0,636 R. Эти расстояния для верхней и нижней четвертей диска используются для вычисления взаимно противоположно направленных вращательных моментов сил

F 1 и F 2, обозначаемых соответственно как М21 и М22. Тогда для этих моментов получаем выражения: М21 = 0,636 R F 1 и М22 = 0,636 R F 2. При этом результирующий момент М2, как алгебраическая сумма моментов М21 и М22, равен М2 = 0,636 R? F = - 0,636 с g H R3.

Из сравнения взаимно встречно направленных моментов М1 и М2 отмечаем, что результирующий вращательный момент? М = М1 + М2 = (0,659 — 0,636) с g H R3 = 0,023 с g H R3. Поскольку моменты М1 и М2 по модулю не равны между собой, диск будет непрерывно вращаться по часовой стрелке с вращательным моментом равным МВР = 0,023сgHR3.

Непрерывное вращение диска по часовой стрелке, если его левая половина полностью находится в жидкости (например, в воде), а правая — в воздухе, что достигается применением перегородки с прямоугольной прорезью, при моменте трения и присоединённой нагрузки (МТР + МН) < МВР, обусловлено действием только гравитационного поля Земли. При этом перегородка должна располагаться в вертикальной плоскости.

ПРИМЕР

Пусть диск выполнен в форме цилиндра длиной Н = 10 м и радиусом 5 м, а в качестве жидкости используется вода с плотностью с = 1000 кг / м3. Тогда вращательный момент равен МВР = 0,023 * 1000 * 9,81 * 1250 = 282 кДж. При линейной скорости края цилиндра V = 30 м / c угловая скорость его вращения равна Щ = V / R = 30 / 5 = 6 рад/с, то есть цилиндр будет вращаться с частотой незначительно меньшей 1 об/с. Мощность на валу цилиндра вычисляется как Р = Щ МВР = 6 * 282 = 1692 кВт = 1,692 МВт.

С учётом потерь на трение и работу насоса, восполняющего протечку жидкости через щели в перегородке, от такого устройства можно неограниченно долго получать полезную мощность около 1500 кВт. Общие габариты установки порядка 12×12×12 = 1730 м³.

В сосуд с водой залито около 1060 м³ воды, если цилиндр пустотелый. Просачивающаяся через щели в перегородке вода перекачивается водяным насосом из сосуда справа в сосуд слева с интенсивностью, отвечающей полному заполнению сосуда с водой на высоту порядка 11 м. Зазоры h между цилиндром и краями перегородки выбирают минимально допустимыми (h? 2 мм). Поток воды через перегородку в её нижней части противоположен по направлению с вращением самого цилиндра, что снижает скорость просачивания воды снизу цилиндра, но несколько увеличивает трение.

Мощность вращательного движения диска Р = 0,023 с g R3 H Щ, где Щ — угловая скорость вращения диска, частично расходуется на преодоление вязкого трения вращающегося диска 1 о жидкость 5 в первой части жёсткого корпуса 3, а также на работу насоса 6. Остальная часть мощности Р может полезно использоваться потребителем, например, для вращения генератора постоянного или переменного тока.

Как известно [3], сила вязкого трения FТР зависит от динамической вязкости жидкости з, площади S движущегося в жидкости тела, скорости v этого движения и толщины D слоя жидкости между диском и стенками жёсткого сосуда 3 (отметим, что величина D является переменной для различных частей диска). Общее выражение для силы вязкого трения может быть записано как FТР = з S v / D, причём вектор v совпадает с плоскостью S. Размерность коэффициента динамической вязкости з выражается как [кг / м * с] = [Па * с], где 1 Па = 1 кг / м * с2 — единица давления.

Те части боковых стенок диска 1, представляющие собой два плоских круга, имеют разные скорости движения в жидкости в функции текущего радиуса r, то есть v® = Щ r, где 0? r? R. Поэтому трение о жидкость двух боковых стенок диска 1 можно вычислить интегрированием:

R

FТР 1 = (4 р з Щ / D)? r2 d r = 4 р з Щ R3 / 3 D.

0

Трение о жидкость кольцевой части поверхности диска площадью 2 р R Н находится из выражения FТР 2 = 2 р з Щ R2 Н / D. Полная величина силы вязкого трения FТР равна

FТР = FТР 1 + + FТР 2 = 2 р з Щ R2 [(2 R / 3) + Н] / D.

Момент вязкого трения находится из выражения

МТР == 0,56 р з Щ R4 / D + 2 р з Щ R3 Н / D = р з Щ R3 (0,56 R + 2 Н) / D,

мощность потерь на вязкое трение равна

РТР = Щ МТР = р з Щ 2 R3 (0,56 R + 2 Н) / D,

причём для работы гравитационного двигателя на присоединённую полезную нагрузку необходимо, чтобы выполнить условие:

Р > РТР + РНАС,

где РНАС — мощность, потребляемая насосом 6.

Будем для примера полагать конструкцию двигателя такой, что габариты диска и жёсткого корпуса удовлетворяют условию D = 0,56 R + 2 Н, что всегда выполнимо. Тогда для мощности РТР получим упрощенное выражение РТР = р з Щ2 R3. Здесь Щ = 2 р f, где f — частота вращения диска [об / с].

Если, в первом приближении, для достаточно мощных двигателей можно практически пренебречь мощностью насоса РНАС при сравнительно небольшой протечке жидкости из первой части жёсткого корпуса 3 во вторую через малые зазоры h в перегородке 4, то полезная мощность в присоединённой нагрузке РПН будет приблизительно равна:

РПН = Р — Р ТР? 0,023 с g R3 H Щ — р з Щ 2 R3 = Щ R3 (0,023 с g H — р з Щ).

Из последнего выражения для РПН следует, что непрерывная работа гравитационного двигателя в поле тяготения Земли будет осуществляться при условии, что 0,023 с g H > > р з Щ. Это условие накладывает ограничение на величину частоты f вращения диска 1 для выбранной жидкости 5 — её плотности с и динамической вязкости з, так что наибольшее значение угловой скорости Щ вращения диска Мах Щ? 0,023 с g H / р з, и эта наибольшая возможная скорость вращения диска не зависит от его габаритов, в первом приближении. Рассматривая процесс более строго, отмечаем, что данное заключение относится к учёту вязкого трения, когда его сила пропорциональна скорости перемещения массы в ней. В то же время при больших скоростях движения сила вязкого трения становится пропорциональной квадрату скорости, что накладывает ограничения на величину наибольшего радиуса R диска, поскольку v = Щ R.

Так, если полагать линейную зависимость силы вязкого трения от скорости движения в ней, равной, например, v* = 30 м/с, то значение наибольшей частоты f будет определяться равенством Мах f = v* / 2 р R. Например, при радиусе диска R = 5 м для наибольшей угловой скорости вращения будем иметь величину 30 / 5 = 6 рад/с. Поэтому с увеличением радиуса диска с целью увеличения полезной мощности на его оси вращения частота его вращения будет заметно замедляться, и для вращения генератора электрического тока потребуется применять повышающую механическую передачу между гравитационным двигателем и таким электрическим генератором. При этом для получения значительной мощности в присоединённой полезной нагрузке должно соблюдаться условие

0,138 с g Н R / v* > > з,

которое всегда исполнимо (здесь входящие в неравенство величины выражаются в основных единицах системы СИ — с [кг/м3], g [м/с2], R и H [м] и v* [м/с]). При использовании в качестве жидкости воды c с = 1000 кг/м3 и з = 8,94*10 — 4 Па. с, и при заданном значении линейной скорости v* = 20 м/с получим допустимое неравенство 45,13 R H кг/м*с > > 8,94*10 — 4 Па. с (размерности величин в обеих частях неравенства совпадают), и указанное неравенство всегда легко выполняется.

Имеет смысл рассмотреть также вязкое трение в жидкости с тонким слоем h между диском 1 и перегородкой 4. Пусть толщина перегородки 4 равна b. Будем также полагать для простоты анализа, что наибольший вклад в силу вязкого трения даёт зазор между перегородкой 4 в её верхней и нижней частях. Тогда величина S = b H, и сила вязкого трения

FТР (h) = 2 з S v / h = 4 р з b Н R f / h.

При выборе b = h имеем

FТР (h) = 4 р з Н R f.

Мощность такого рода потерь на вязкое трение РТР (h) = 2 з Н R2 Щ 2, и при этом, в первом приближении, полезная мощность РПН (h) на оси вращения 2 двигателя с учётом этих дополнительных потерь равна

РПН (h) = РПН — РТР (h) = Щ R3 (0,023 с g H — р з Щ) — 2 з Н R2 Щ 2 = 0,023 Щ R3 с g H — з Щ2 R2 (р R + 2 Н)].

При условии равенства R = 2 Н / р (диск 1 представляет собой цилиндр) имеем РПН (h), равную: РПН (h) = Щ R2 H (0,023 с g R — 4 з Щ).

Эти два рассмотренных вида потерь на вязкое трение равнозначны, и при этом должно соблюдаться неравенство 0,023 с g R /4 Щ > > з, что всегда выполняется, поскольку динамическая вязкость воды при температуре 20ОС равна з = 8,94*10 — 4 Па. с [1 Па. c = 1 кг / м * c].

Модификацией заявляемого устройства, при которой возможна автоматическая регулировка скорости вращения диска, является регулирование с помощью насоса 6 уровня жидкости в полом сосуде жёсткого корпуса 3, что составляет предмет другого изобретения.

Использование пустотелого диска выгодно отличает заявляемое устройство от его прототипа, диск которого выполнен из сплава алюминия с плотностью сД = 2700 кг/м3. Действительно, при R =5 м и Н = 10 м имеем массу диска m = р сД R2 H = 3,14*2700*25*10 = = 21,2 тонны. При стоимости сплава около 100 р/кг стоимость только материала сплошного диска составляет более 2 млрд. рублей. Пустотелый диск стоит на несколько порядков дешевле и легче сплошного. Это и доказывает промышленную применимость заявляемого технического решения.

При малом зазоре h в перегородке 4 относительно диска 1 поток воды из заполненной части жёсткого корпуса 3 в полую оказывается незначительным, особенно в нижней части перегородки 4, и перекачка воды из полой части корпуса в заполненную с помощью насоса 6 незначительно снижает полезную мощность заявляемого гравитационного двигателя.

Отметим, что пустотелый диск может быть заполнен водой, что никак не изменит энергетику двигателя, но полезно скажется на сохранении плоскостности боковых стенок диска, которые испытывают действие деформации в случае использования пустотелого диска внешним давлением воды.

Нагревание жидкости за счёт вязкого трения уменьшает величину коэффициента динамической вязкости з, что дополнительно снижает потери на вязкое трение. Также такое устройство может быть использовано в качестве калориферного устройства при работе двигателя в режиме холостого хода с существенно повышенной скоростью вращения диска, при которой сила вязкого трения становится пропорциональной квадрату линейной скорости его движения.

Теоретическая физика с появлением рассматриваемого гравитационного двигателя должна пересмотреть взгляды на постулированный по многочисленным опытным данным закон сохранения и превращения энергии, поскольку гравитационный потенциал, определяемый массой гравитирующего объекта, не изменяется по закону сохранения массы при работе гравитационных двигателей.

Использование гравитационных двигателей освободит человечество от будущего энергетического голода, когда иссякнут запасы углеводородного топлива. Важно, что гра-витационные двигатели являются экологически чистыми и могут размещаться где угодно. Такие мобильные устройства, как автомобили, самолёты, корабли и другие средства, будут работать на водородном топливе, получаемом практически даровым электролизом воды. Важное значение при этом приобретают средства аккумуляции электроэнергии, которые ещё предстоит разработать — лёгкие, малогабаритные и энергоёмкие.

Литература

1. Меньших О. Ф., Способ создания гравитационного двигателя и устройства для его реализации, Заявка на изобретение № 2 013 142 734/07 (65 633) с приоритетом от 19. 09. 13, М. ФИПС

2. Г. Эберт, Краткий справочник по физике, перевод с немецкого, под ред. К. П. Яковлева, ГИФМЛ, М. 1963, с. 145.

3. Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Ленинград, Наука, 1975, с. 226.

Приложение

/

/

/

/

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой