Нынче модно говорить о нетрадиционных источниках энергии, особенно о ветряных станциях. Однако, у нас в Сибири: ветер – дефицит, тихая погода может стоять неделями и месяцами. К тому же, населённые пункты, оберегаясь от непогоды, жмутся к естественным укрытиям – в сорокаградусные морозы на ветру неуютно. Поэтому использовать энергию ветра как-то не с руки. Есть вариант использовать речки и ручьи, которых у нас предостаточно, однако, сооружения мини-ГЭС даже как-то неудобно называть: «мини». Какой бы не была маленькой ГЭС, всё равно это гидросооружение, с плотиной, водоёмом и т. д., и к тому же грозящее замёрзнуть на морозе. А между тем, в настоящее время существует множество изобретений, которые позволяют получать энергию прямо в доме, и в достаточных количествах: несколько кВт час. Правда, такие источники энергии стоят очень дорого. Я сам занимаюсь этой проблемой много лет, и у меня есть заявленные изобретения, которые могут давать не просто киловатты, но: десятки и сотни киловатт, так сказать, «не выходя из квартиры».
Тем не менее, однако, здесь, я хочу представить своё последнее достижение, которое можно назвать «Портативная ГЭС» (ПГЭС). В общем-то, ПГЭС имеет относительно большие размеры, особенно в высоту: 3 – 5 метра. Однако, её преимущество состоит в том, что она может быть изготовлена в гараже «Самоделкиным», из подручного материала: автомобильный генератор 3 – 5 кВт, компрессор, или два, от автомобильного кондиционера, ну и ещё несколько деталей, и сварочный аппарат. Вместе с этим, несмотря на внушительные размеры, ПГЭС вполне может разместиться под крышей, в доме. Правда, для того чтобы получать десятки и сотни киловатт, размеры ПГЭС должно значительно увеличить, метров до 20 в высоту. Однако, так или иначе, ПГЭС остаётся Портативной ГЭС, т. к. использует воду по замкнутому циклу. И, следовательно, ПГЭС может работать автономно, на привозной воде, где угодно: в городе, в лесу, в пустыне, на льдине и т.д.
Сразу скажу, что экспериментальной модели нет, поскольку я – не «Кулибин», хотя обо мне можно сказать, что: я – «Кулибин». (На правах дилетанта, я занимаюсь некоторыми проблемами физики и формальной логики, получал гранты на теоретические исследования). Тем не менее, однако, конструкция модели на столько проста, а её принцип работы настолько убедителен и понятен, что изготовить данную модель возьмётся всякий «Кулибин», и не только.
Конструкция ПГЭС
В общем-то, основным элементом конструкции ПГЭС является, так называемый, гравитацинно-гидродинамический ускоритель (ГГУ). Поэтому здесь, в основном, рассматривается устройство и принцип работы ГГУ.
Устройство ГГУ состоит, собственно, из ускорителя, (См. рис. 1а), который имеет U-образную форму, изготовленный, например, из трубы. Этот ускоритель располагается вертикально, как показано на рисунке, и врезан в газосборник (газосборную камеру, сепаратор), который представляет собой наглухо закрытую ёмкость, в которой происходит процесс отделения газа от жидкости. Кроме этого, в газосборник врезана труба газопровода, которая соединяет газосборник с нижней точкой ускорителя. В трубу газопровода врезан газовый насос, например, компрессор или вентилятор, который, в данном случае, показан внизу, непосредственно возле точки входа газопровода в ускоритель.
Ускоритель заполняется жидкостью до такого уровня, чтобы жидкость могла перетекать из одного «ствола» ускорителя – в другой, через газосборник. Остальное пространство газосборника заполняется газом под определённым давлением. Подчеркнём, что жидкость и газ являются элементами конструкции ПГЭС, наряду с ускорителем, газопроводом и т. д.
Принцип работы ГГУ
ГГУ использует принцип, известный в физике, как: газлифт, который известен любому человеку мало-мальски знакомому с механикой.
Для удобства, разделим ГГУ сечением S, как показано на рис. 1а. Очевидно, что в этом случае, жидкость ускорителя можно разделить на два столба, или «ствола», которые будут иметь массу, соответственно: m1 – масса жидкости, левого ствола ускорителя; m2 – масса жидкости, правого ствола ускорителя. И, очевидно, что обе массы жидкости будут иметь общую поверхность в газосборнике, и соединены в нижнем сечении трубы ускорителя.
Далее. Очевидно, что, при выключенном газовом насосе плотность жидкости в обоих стволах будет одинаковой, и, следовательно, жидкость ускорителя будет находиться в состоянии динамического равновесия, в силу равенства масс: m1 = m2. Однако, если включить газовый насос, и подать газ в один из «стволов» ускорителя, в данном случае, правый («газлифтный ствол»), то в плотность массы жидкости в газолифтном стволе уменьшится, вследствие чего возникнет разность масс в стволах ускорителя: m1 > m2. Т. е., масса левого ствола окажется больше массы правого ствола. И, следовательно, масса m1 будет выталкивать массу m2 в газосборник, с силой Fm, которая определяется разностью масс: Fm= (m1 – m2)g, где: g – ускорение свободного падения.
Т. обр., если газ постоянно подавать в правый ствол, сохраняя разницу масс: m1 > m2 = const; то масса жидкости, находящейся в ускорителе, будет получать постоянное ускорение:
а = (m1 – m2)g(t)/(m1 + m2),
где: а – ускорение массы, расположенной в ускорителе; t – время. Т. е., в ускорителе возникнет поток жидкости, скорость которого будет постоянно возрастать.
Т. обр., прокачивая газ через газлифтный ствол, мы будем затрачивать энергию только на прокачку газа, однако, при этом масса жидкости будет получать ускорение за счёт энергии (g) гравитационного поля Земли.
В общем-то, в момент запуска ГГУ, когда жидкость в трубе ускорителя ещё находится в состоянии покоя, газовому насосу будет противодействовать статическое давление жидкости, которое будет равно давлению столба жидкости расположенной выше точки врезки газопровода. Однако, после запуска ГГУ, по мере ускорения жидкости статическое давление будет переходить в динамическое, и, при достижении определённой скорости, статическое давление жидкости снизится на столько, что ГГУ сможет подсасывать газ даже прямо из атмосферы. Поэтому после запуска ГГУ газовый насос будет работать практически в режиме холостого хода, поддавливая газ в газлифтный ствол под небольшим давлением.
Подчеркнём, что явление подсоса газа жидкостью также хорошо известно в физике, и рассматривается в любом Курсе физики, в рамках основ гидродинамики (Уравнение Бернулли). И используется в технике как струйные насосы: «Водоструйный насос», «Газоструйный насос» и т. п. Расчет идеальной модели ГГУ, показывает, что при высоте ускорителя 3 – 5 метра, для подсоса газа в трубу ускорителя, достаточно разогнать поток жидкости ускорителя до скорости 6 – 10 метров в секунду. Для ГГУ это небольшая скорость, если учитывать, что в ГГУ ускорение жидкости может достигать 7 метров в секунду.
Исходя из устройства и принципа работы ГГУ, легко преобразовать ГГУ в ПГЭС. Для этого достаточно врезать в нижнее сечение (S) трубы ускорителя турбину, как показано на рис. 1б, которая будет использовать энергию потока жидкости ускорителя. И здесь же, подчеркнём, что в отличие от обычных ГЭС, ПГЭС использует не перепад давления жидкости на турбине, т. к. здесь, давление жидкости до и после турбины одинаковы, но, использует именно энергию потока жидкости, который получает ускорение за счёт поля тяготения Земли.
К сожалению, более подробное обсуждение ПГЭС выходит за рамки данной публикации, из-за большого объёма. Поэтому, здесь я ограничусь только некоторыми пояснениями по поводу того, почему я не реализую это изобретение сам. Поясняется это довольно просто. У меня, как и у всякого «Кулибина» - нет денег. При этом, Патент на ПГЭС находится в стадии оформления, которая длится довольно долго, минимум 1,5 года. Поэтому, в отсутствие экспериментальной модели, я не могу рассчитывать на получение поддержки от «Фондов» (гранты), которые занимаются поддержкой таких людей как я. Исходя из этого положения, я заинтересован в изготовлении экспериментальной модели ПГЭС, которая позволила бы мне получить грант, или привлечь другие инвестиции на развитие и внедрение изобретения. Т. обр., я буду приветствовать любого человека, кто пожелает изготовить для себя ПГЭС, полезной мощностью до 5 кВтч, и окажу всякую теоретическую поддержку при разработке модели из подручного материала, имеющегося у изготовителя. Вместе с этим, рассмотрю все предложения от малого бизнеса (цех или просто механическая мастерская, занимающаяся ширпотребом), которые пожелают освоить производство ПГЭС, для нужд населения.
Со всеми вопросами обращаться по Email: fedorov.vf@mail.ru, или по телефону: (385-32) 94-7-98. Автор изобретения Фёдоров Владимир Федорович.
