Аннотация: Предложен вариант гравитационного водно-воздушного генератора энергии, в котором объединены идеи авторов генератора «ДиВо» (В.Волковича с соавторами) по превращению возвратно-поступательного движения во вращение вала электрогенератора с идеей вместо накачки воздуха в трубу с водой использовать откачку воздуха с целью создания водного барометра. Выкачивая воздух из верха водного барометра, а потом возвращая воздух в водный барометр, можно создать периодический процесс, в котором подъём уровня воды и уменьшение высоты водного столба будут чередоваться. Этот возвратно-поступательный процесс преобразуется в помощью изобретения В.Волковича во вращение вала.
Ключевые слова; Водный барометр, вода, воздух, вакуум, атмосферное давление, устройство по преобразованию возвратно-поступательного движения во вращение.
Просматривая Интернет в поисках гравитационных водно-воздушных генераторов, я наткнулся на интересную статью, в которой рассказывалось о довольно простом изобретении. Название изобретения - Линейный генератор «Диво». Автор — В.Волкович и соавторы. Вот его схема
Рис.1.
Особенностью этого генератора является использование сжатого воздуха для подъёма столба воды в трубах на нужную высоту. Трубы две, они работают в попеременном режиме. Если в одной трубе вода с помощью сжатого воздуха поднимается, то в другой трубе за счёт выпуска воздуха в атмосферу высота столба воды уменьшается. Как только столб воды достигнет заданной высоты, накачка воздуха в ёмкость 1 превращается, воздух стравливается в атмосферу, но в другой ёмкости накачка воздуха начинается. Таким образом когда в левой трубе столб воды поднимается, то в правой трубе столб воды уменьшается. И наоборот.
Энергия снимается с помощью двух соленоидов 14, электрический ток в которых вырабатывается при перемещении в трубах магнитов 8 и 9, которые укреплены на поплавках 6 и 7, размещённых в трубах 4 и 5.
Недостатком такого генератора является неравномерность перемещения поплавков, а также низкий КПД. Но самый главный недостаток — это возвратно-поступательное движение поплавков, что будет влиять на качество вырабатываемого электричества. Частота будет сильно отличаться от промышленного стандарта (50 гц), да и при этом колебаться вокруг некого среднего значения. Для обогрева такой ток использовать можно, а вот для освещения или для работы бытовой или электронной техники не подойдёт.
Возможно, авторы изобретения считают, что линейный генератор лучше, но для мощного генератора потребуется трубы с большим диаметром, значит потребуется магнит или магниты больших размеров. Поэтому для генераторов, вырабатывающих электроэнергию промышленного стандарта с помощью стандартных электрогенераторов, потребуется трансформация возвратно-поступательного движения во вращение, а само вращение вала электрогенератора должно быть односторонним и равномерным. Для этого больше подходит следующее изобретение этих же авторов.
Рис.2.
В данном изобретении очень важным является блок 13, который превращает возвратно-поступательное движение цепи 12 в одностороннее вращение вала (звездочки) 14. Само же устройство 13 выглядит так.
Рис.3.
Изюминкой устройства является то, что при возвратно-поступательном движении цепи 13, звездочки 11 и 12 из-за встроенных в них обгонных муфт 9 и 10 вращают вал 3 только в одну сторону. Если звездочки 5, 6, 7 и 8 вращаются по часовой стрелки, то работает звездочка 11, а если против часовой стрелки, то работает звездочка 12. И если мы обеспечим равномерное возвратно-поступательное движение цепи 13, то будет равномерно вращаться вал 3. Останется через редуктор передать вращение на вал электрогенератора.
Генератор очень мне понравился, но, мне кажется, что в случае необходимости повышения мощности такого устройства потребуется существенное изменение конструкции. Одним из решений может быть следующая конструкция (предложение моё).
Рис.4.
Слабым местом такого генератора является наличие односторонне вращающейся турбины и генератора. Можно придумать как генератор расположить вне воды, тем более нет особой необходимости поднимать уровень воды в трубе до 10 и более метров. Достаточно поднимать уровень воды на 1-2 метра. Вал такой длины сделать можно без проблем. А если сделать трубу с большим диаметром, а турбину разместить в сопле Лаваля, то можно добиться в области турбины высокой скорости потока воды. Но проблемы некоторые останутся.
Поэтому у меня возникла идея обойтись без турбины. Для этого нужно использовать так называемый водный барометр, в котором вода поднимается вверх благодаря создаваемому вакууму в верхней внутренней части барометра.
Рис.5
У водного барометра есть недостаток, вода замерзает при температуре ниже нудя градусов по Цельсию. Но есть выход, взять жидкость, у которой температура замерзания будет при более низкой температуре (этиленгликоль, масло и т. д.), для каждого пояса Земли можно подобрать «свою» жидкость. Мощность установки может слегка уменьшится, но это не критично. Например, солёная вода замерзает при температуре ниже нуля. При этом плотность солёной воды больше плотности пресной воды. Так что, при использовании солёной воды мощность установки будет больше. Главное, подобрать материалы, которые не боятся соленой воды.
В принципе нет разницы, закачивать воздух или откачивать его, энергии для этого придётся затратить одно и то же. Но если этот водный барометр объединить с механизмом одностороннего вращения, то можно обойтись без турбины. Можно сделать примерно так.
Рис.6.
Схема довольно простая. Её легко собрать. В генераторе попеременно работает сила Архимеда и сила тяжести. Но только в том случае, если правильно будет настроен блок по выкачиванию воздуха из водного барометра для подъёма столба воды и подъёма груза, и впуска его для уменьшения высоты столба воды и опускания груза. Важно, чтобы уровень воды в водном барометре равномерно увеличивался и также равномерно опускался. Этим можно нагрузить искусственный интеллект. И тут не так уж важно, какой перепад высот водного столба нужен для нормальной работы генератора. Генератор практически одинаково будет работать как при перепаде высот в 9 метров, так и при перепаде высот в 2-3 метра. А для увеличения мощности генератора достаточно увеличить диаметр трубы, поплавка и массы груза.
Откачивание воздуха из водного манометра не потребует большой энергии. Впуск воздуха будет происходить самостоятельно, важно только со знанием дела управлять диаметром клапана. При откачке воздуха из водного барометра вода будет поступать в него под давлением атмосферы. По производительности этот генератор ни в чём не будет уступать генератору РОШ. Но гораздо проще по конструкции. Да и сделать его может любой механик или мужчина с головой и руками. И работать генератор будет в полном соответствии с давно известными законами физики.
Если рядом с домом в селе есть бесплатный водный поток — родник, ручей или маленькая река, и есть возможность устроить перепад высот от полуметра до метра, а лучше выше, то можно, совместив сифон с механизмом преобразования возвратно-поступательно движения во вращение, получить даровой источник энергии с неплохими показателями (Рис.7).
Рис.7
Если по сифону будет сливаться воды в два раза больше, чем поступать, а для этого надо чтобы сливная труба была по площади сечения в два раза больше площади сечения входной, то вал электрогенератора будет вращаться практически с постоянной угловой скоростью. Главное, что сам электрогенератор можно разместить в сухом месте.
Есть у этих генераторов серьёзная проблема. Это инерция поплавка и груза. Когда поплавок оказывается в нижней и верхней точках, то он должен резко остановиться. Это может привести к поломке генератора. Поэтому, хочется нам или нет, но придётся разрабатывать систему управления, чтобы к низшей и высшей точкам поплавок подходил на небольшой скорости. Это можно регулировать подачей воздуха или воды. Но при этом неизбежно вращение вала электрогенератора станет неравномерным. Так что инженерам и изобретателям придётся над этим подумать. Возможно, вынуждено придется вначале всю вырабатываемую энергию направлять в аккумулятор, типа маховика, а уже оттуда отбирать её с помощью вариатора. Или установить амортизаторы в виде пружин, чтобы груз, резко останавливаясь или начиная движение, с помощью пружин сглаживал силовые нагрузки. Поплавок, погружённый в воду, сам может сглаживать ударные волны при резкой остановке, погружаясь в воду или выскакивая из воды.
В качестве аккумулятора можно использовать и два бассейна с водой. Воду из нижнего бассейна в верхний будут перекачивать неравномерно предлагаемые мной генераторы. На валу которого будет стоять, например, перистальтический насос. Перетекая из верхнего бассейна в нижний, вода уже будет крутить равномерно классическую турбину, например, турбину Сегнера или Пелтона, а турбина, как положено, будет вращать электрогенератор. которые (турбины) по всем признакам позволяют увеличить мощность потока воды. Так как процесс будет идти непрерывно, то бассейны могут быть небольшого объёма, только чтобы обеспечить равномерный поток сверху вниз.
Не следует забывать и о старом добром кривошипе.
Конечно, подобные устройства проблему нехватки энергии полностью не решают, но при хорошей инженерной проработке можно создавать электростанции на сотни киловатт. Ибо электростанция, изображённая на рис.6, нуждается в небольшом постоянном объёме воды или масла, а воздух есть практически везде, кроме высот уровня Эвереста. А вариант на рис.7, позволяет при невысоких плотинах при выработке электроэнергии полностью отказаться от турбин, поэтому они могут быть изготовлены на небольших машиностроительных заводах. И направлены в сельские районы, где много прудов, где электроэнергия нужна для полива и первичной переработки сельхозсырья.
Целью данной статьи было не столько разработать новые генераторы энергии, сколько показать возможности устройства по превращению возвратно-поступательного движения во в строго одностороннее вращение. Возможности у данного устройства широкие. Такие преобразователи могут быть установлены на волновых ГЭС, Это могут быть банальные механические аккумуляторы потенциальной энергии, когда вал генератора будет вращаться как при подъеме груза вверх (как шишки в часах ходиках), так и при спуске этого груза вниз. В принципе, любой колебательный процесс с помощью такого устройства можно превратить в строго одностороннее вращение.
Например, можно использовать такой факт, как разность температур воздуха днём и ночью. Днём газ в гофрированной ёмкости, нагреваясь, будет её раздувать, что будет приводить к опусканию груза на другом конце цепи. А ночью гофрированная труба будет сжиматься, что приведёт к подъёму груза. Вращение вала генератора будет в любом случае одностороннее, а получаемую электроэнергию можно загонять в подходящий аккумулятор. Похоже, что такой механизм будет ничуть не хуже солнечных панелей. Но солнечные панели будут работать только днём, а данный механизм будет работать круглые сутки.
Можно не использовать гофрированную трубу, а заставить работать всё тот же водный барометр. Днём верх барометра будет нагреваться, пары воды и воздух будут расширяться. Верх манометра можно ещё и подогревать с помощью параболических зеркал. Уровень воды будет падать. Ночью пары воды и воздух будут охлаждаться, объем пространства над водой будет уменьшаться, вода в манометре будет подниматься. Если использовать барометр в виде трубы большого диаметра, то суточные колебания уровня воды можно превратить в хорошую мощность на валу электрогенератора. Правда вращение будет неравномерным, но это будет лучше любого ветрогенератора. Предлагаемый мной генератор будет работать круглые сутки, а ветрогенератор в отсутствия ветра энергию не вырабатывает. Зимой, чтобы не заморозить воду, её придётся подогревать, чтобы её температура не опускалась ниже нуля градусов по Цельсию. Или помещать трубу в своеобразный парник. Вполне возможно, что воду лучше заменить маслом или иной жидкостью с низкой способностью аккумулировать тепло.
Можно использовать биметаллические пластины должного размера, чтобы можно было обеспечить необходимый для работы электрогенератора перепад высот за сутки.
Любой природный периодический процесс подходящей частоты, где имеет место перепад высот в несколько метров, и даже меньше метра, можно использовать для получения электроэнергии с использованием устройства по превращению возвратно-поступательного движения во вращение.
26.10.2020
Безтопливная энергетика
На главную
