Новые источники энергии
Шрифт:
Сделаем некоторые замечания по терминологии.
Для систем, использующих потенциальное поле, нам потребуется использовать термин «потенциал». Этот термин (латинское название «potentia») означает «сила». В физике – это скалярный параметр, относящийся к некоторой точке пространства, градиент которого в пространстве выражает напряженность поля некоторой силы. В более широком смысле, потенциал – это возможности, которые существуют для выполнения какой-то задачи, для совершения какой-то работы.
Уточним термин «работа». Это понятие означает «количественную характеристику преобразования энергии». Следовательно, при изменении форм энергии производится некоторое количество работы.
Учитывая, что работу можно выполнять медленно или быстро, возникает потребность в новом понятии – «мощность». Мощность – это работа в единицу времени. Изменение фактора «время» в физической системе влияет на уровень мощности. Это важный аспект, позволяющий конструировать
Самое интересное понятие – это «энергия», о которой мы знаем из учебников то, что «она может менять форму». Нас учили, что «работа может быть результатом изменения формы энергии». Данный термин ввели в обращение древние греки: «energie» означает «действие» или «деятельность». Энергия, в классическом понимании, это количественная характеристика различных форм движения. Здесь, мы приходим к выводу о необходимости рассматривать движение, то есть, либо перемещение в пространстве, либо процесс, как некоторое «действие» во времени, чтобы анализировать ситуацию с источником энергии, поступающей извне в рассматриваемую физическую систему. Перемещение в пространстве, как движение тела или объекта, включает учет конкретной скорости, то есть времени этого перемещения. Процесс, деятельность или действие также не могут рассматриваться без учета скорости действия, то есть темпоральных характеристик. Поэтому действие без перемещения в пространстве, например, изменение величины электрического потенциала, также является «деятельностью», и может быть более или менее «энергичным». Изменение темпоральных характеристик пространства, то есть изменение скорости выполнения работы в данном пространстве, обуславливает изменение величины мощности системы.
Итак, «энергичность» некоторого действия, с перемещением или без видимого движения в пространстве, непосредственно связано с понятием «время», к рассмотрению которого мы позже обратимся.
Перейдем к анализу конструктивных идей и реальных устройств, интересующих нас с точки зрения автономного энергоснабжения. Задача книги состоит не в том, чтобы описать все известные в мире устройства. Главное – показать разнообразие технических решений, по два-три примера из различных направлений и методов, чтобы иметь возможность сравнивать их, и делать выводы. При этом часто видны аналогии, даже между механикой многовековой давности и современной электроникой. Аналогии дают пищу для размышлений, основу для выводов и качественно новое знание.
Глава 3 Работа гравитационного потенциального поля
Прикасаясь к этим знаниям, каждый ставит свою жизнь на ставку. Безумие или смерть находит здесь слабый или порочный, одни лишь сильные и добрые находят здесь жизнь и бессмертие. Это – бездна, которая возвращает назад лишь смелых духом.
Иерофант
Начнем с наиболее «странного» случая, который ассоциируется у большинства людей при упоминании темы «вечные двигатели»: механические машины, производящие работу, используя только рабочую массу и гравитационное поле планеты. Это, так называемое, «неуравновешенное колесо», в котором создается постоянный эффект смещенного центра тяжести. Рассмотрим также машины, ротор которых помещен в воду, при этом, дополнительно используется архимедова сила. В некоторых случаях, в конструкции есть постоянные магниты. Расположим основные известные события прошлых веков, относящиеся к данной деятельности изобретателей, в хронологическом порядке:
1150 год, идеи индийского математика Бхаскара по созданию «самовращающегося колеса».
1235 год, чертежи французского строителя Хоннекурта (Villand de Honnecourt).
1470 год, рисунки Леонардо да Винчи.
1518 год, Мимара (Mimara) разработал самовращающуюся мельницу.
1610 год, Корнелиус Дреббел (Cornelis Drebbel), английский автор подводной лодки, предложил схему вечного двигателя.
1630 год, Роберт Фладд (Robert Fludd) разработал большое количество устройств.
1635 год, в Англии выдан первый патент на «перпетуум-мобиле». К 1903 году было выдано более 600 подобных патентов.
1638 год, Сомерсет (Edward Somerset) продемонстрировал королю Франции несколько работоспособных устройств.
1686 год, Боклер (Bockler) сконструировал «самовращающуюся» водяную мельницу.
1712 год, Бесслер (Johan Bessler), так же известный, как Орфериус (Orffyreus), построил несколько различных моделей вечного двигателя.
1720 год, известный физик и химик Бернулли (Jean Bernoulli) разработал «устройство флюидной энергии».
1790 год, Конрад Шиверс (Conradus Schiviers)
1827 год, Виллиям Конгрив (William Congreve) предложил устройство, работающее при помощи капиллярного взаимодействия.
1866 год, Генри Принц (Henry Prince) предложил схему вращающегося устройства, часть колеса которого погружена в воду.
1868 год, австриец Алоис Драш (Alois Drasch) одним из первых авторов запатентовал «самовращающееся» устройство в США.
Как видите, среди изобретателей необычных источников энергии, иногда, встречаются уважаемые в обществе и в мире науки имена, хотя, большинство авторов осталось неизвестными, а их работы не вызвали понимания.
Джоуль также был увлечен идеей создания вечного двигателя, и считал данную тему «весьма практичной». Вспомним мнение другого известного человека. Тесла писал: «Возможно, и даже вероятно, что со временем будут открыты и другие ресурсы энергии, о которых мы сейчас не знаем. Мы, может быть, даже найдем способы применить такие силы, как магнетизм и гравитация, для привода машин без использования каких-либо других средств. Вот пример, лучше всего иллюстрирующий представление о том, что мы могли бы надеяться этого достичь. Представим диск из какого-нибудь однородного материала идеальной формы и установленный так, чтобы он мог вращаться без трения в подшипниках на горизонтальной оси над землей. Этот диск, идеально таким образом сбалансированный, будет оставаться в покое в любом положении. Далее, возможно, что мы узнаем способ заставить такой диск вращаться под воздействием гравитации и выполнять работу без приложения какой-либо силы извне. Если бы это можно было сделать, то получилось бы то, что по научному называется «перпетуум мобиле», вечный двигатель, машина, создающая свою собственную двигательную энергию. Чтобы заставить такой диск вращаться под воздействием силы гравитации, мы только лишь должны изобрести экран от этой силы. С помощью такого экрана мы могли бы сделать так, чтобы эта сила не действовала на одну половину диска, и тогда он станет вращаться. По крайней мере, мы не можем отвергать такую возможность, пока мы полностью не познали природу силы гравитации. Допустим, что эта сила обусловлена движением, которое похоже на поток воздуха сверху к центру Земли. Воздействие такого потока на обе половины нашего диска было бы равным, и в нормальных условиях он бы не вращался. Но если бы одна его половина была бы закрыта пластиной, тормозящей это движение, то он бы вращался».
Итак, возможность создать такой «самодействующий двигатель», работающий в потоке эфира, втекающего в центр планеты, по мнению Тесла, была бы идеальным способом получения энергии для развития человечества.
Он писал: «Ветряк, солнечный двигатель, двигатель, работающий от земного тепла, все имеют ограничения по количеству получаемой энергии. Нужно открыть некий новый путь, который позволил бы нам получать больше энергии».
Начнем рассмотрение конструкций с наиболее известного примера механического устройства такого типа. Почти во всех книгах и статьях по данной теме упоминается Бесслер. Напомню кратко его историю.
Иоганн Элиас Бесслер (Карл Орфиреус), родился в Саксонии в 1680 году. Первая известная выставка «Самодвижущееся колесо» была организована им в городе Гера в 1712 году. Тонкое колесо 3 фута диаметром и 4 дюйма толщиной вращалось на горизонтальной оси с постоянной скоростью около 60 оборотов в минуту, и могло поднимать вес в несколько фунтов. Однако эта демонстрация устройства не принесла Бесслеру прибыли. Люди не верили в возможность самовращения, обвиняя его в мошенничестве. В 1713 году изобретатель показывал в городе Драшвиц около Лейпцига новое колесо 5 футов в диаметре и 6 дюймов толщиной. Эта модель вращалась с частотой 50 об/мин и могла поднимать вес 40 фунтов. В 1715 году Орфериус переехал в город Мерсебург, Германия, и сконструировал третью машину. Колесо имело 6 футов в диаметре, 12 дюймов толщиной и вращалось со скоростью 42 об/мин. Заинтересованность в приобретении вечного двигателя Орфиреуса проявил граф Карл Гессен-Кассельский, которому изобретатель был рекомендован самим Профессором Лейбницем.
12 ноября 1717 года, в присутствии лейденского физика Гравесанда и императорского архитектора Фишера, машина была торжественно запущена в специально выделенной для этого комнате замка Карла. Затем комнату заперли, и запечатали личной печатью графа. Через две недели, 26 ноября, граф в сопровождении своей свиты вошел в охранявшееся помещение и обнаружил, что колесо двигателя вращается с прежней скоростью. После этого машину остановили, изобретатель тщательно осмотрел ее, и опять привел в движение. Через 40 дней, 4 января 1718 года, печать на дверях комнаты снова вскрыли, и убедились в том, что колесо продолжало вращаться. В третий раз комнату запечатали на целых два месяца. По истечении этого срока, проверяющих ожидала та же картина, что и раньше: колесо вращалось с «неослабевающей быстротой».