CC BY
10
Полученные данные совпадают с измеренными на более прецезионныхустановках. Это свидетельствует о том, что метод Хармана является универсальным экспресс-методом для изучения термоэлектрических материалов и в производственных и в учебных целях.
Список литературы
1. ДраблДж., Голдсмит Г. Теплопроводность полупроводников. - М.:
Изд-во иностранной лит-ры, 1963.
2. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства:
Справочник,- Киев: Наукова думка, 1979.
Рис. 2. Блок-схема измерительной установки
При пропускании через образец переменного тока исключается возможность создания градиента температуры вследствие эффекта Пельтье, а измерение разности потенциалов между медными проводами термопар и зондами позволяли определить коэффициент электропроводности у исследуемого образца.
При пропускании через образец постоянного тока создалась разность температур между его концами. Тепло, создаваемое эффектом Пельтье на одном конце образца, переносилось со скоростью
П1
ZA TS I
где х ~ коэффициент теплопроводности, ДТ - разность температур между концами образцов, Э - площадь поперечного сечения, / - длинна образцов.
Согласно первому закону термоэлектричества, коэффициент Пельтье /7 = (хТ ■ Поэтому
1ссТ =
ZA TS I
(3)
По напряжению измеренному при прохождении переменного тока, и £, измеренному при прохождении постоянного тока, определяется коэффициенттермоЭДС:
г/
£_ « = ■ (4)
AT
Исходя из полученных и рассчитанных данных, можно вычислить коэффициенты электропроводности, теплопроводности и добротности образца:
II
CT
Х =
IaTl
Z
а2сг
(5)
Se~ ATS' x
Измеренные данные и расчеты для образцов при
ведены в таблице!
Таблица 1
№ LA Ui и2. Ti.K Т2.К а мкВ К О X Вт Z
MB мВ мВ (Ом*см)-1 м * грае К"1
1 0,5 2,25 2,97 0,68 0,87 291,9 297 139,8 1714 3,0 1,1
1 1 4,45 5,85 0,64 0,98 291 300 150,5 1733 3,6 1,1
2 0,5 8,35 11,4 0,56 0,99 288,7 300 258,7 473,9 2,5 1,2
2 1 16,6 22,4 0,45 1,238 285,7 307 269,6 477 2,9 1,2
Пухов A.C.
Курганский государственный университет, г. Курган
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ В ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЕ И СОЗДАНИЕ СПОСОБА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИХ В ЭНЕРГИЮ
Рассматриваются проведение и результаты исследований по проблеме использования сил тяготения в замкнутой неравновесной системе с целью получения энергии; показано формирование структуры системы и гипотезы получения ее неравновесности; верификация (проверка) этой гипотезы как подтверждение возможности реализации способа преобразования гравитационных сил в энергию.
Развитие современных энерготехнологий, базирующихся "на сжигании" энергоносных материалов (дерева, угля, нефти и газа, урана), не являющихся к тому же неиссякаемыми, ведет к разрушению природы как органического процесса, обеспечивающего переход невидимых проявлений в различные физические формы, что приводит к постоянному циклическому изменению (развитию) породившего их процесса, т.е. самой природы. Этот сложнейший процесс осуществляется в многомерной реальности, в условиях вездесущей гравитации, силы которой крайне недостаточно используются человеком для получения от их действия полезной работы. В то же время, наряду с другими нетрадиционными экологически чистыми источниками энергии, использование гравитационной энерготехнологии отнесено к так называемым "критическим технологиям Российской Федерации".
Актуальность исследований в этой области определяет целый ряд преимуществ гравитационной энерготехнологии: отсутствие потребности в дорогостоящих энергоносителях; автономность энергоносителей и независимость их от внешних коммуникаций, стабильность энергоснабжения; безупречная чистота и доступность для индивидуальной эксплуатации. Благодаря этим достоинствам в последние годы появился ряд предложений и решений, втч. созданных на уровне изобретений, ориентированных в основном на использование сил тяготения при их преобразовании в энергию в равновесно-неравновесных системах [2, 3, 5]. Равновесная часть в этих системах используется для получения потенциальной энергии - подъема подвижных масс (гравитационных энергоносителей ГЭН) на заданную высоту, а неравновесная (силовая) часть обеспечивает при "падении" этих масс получение полезной энергии, приводя в движение и равновесную часть системы. Проверка этой гипотезы, доведенная до создания действующего образца (рис. 1), показала, что принципы действия таких систем, основанный на смещении
Рис. 1. Общий вид преобразователя гравитационных сил в энергию
опор ротора для реализации равновесной части преобразующей системы, недостаточно эффективен из-за трудностей уравновешивания ротора с энергоносителями на наружных смещенных опорах.
В результате дальнейших исследований проблемы с использованием декомпозиционного метода анализа задач и синтеза решений формирования исходной структуры [1] создаваемой преобразующей системы выявлена идея ее реализации на новом принципе действия, в основе которого лежит "постоянная гарантированная неравновесность" в работе этой системы [4].
Декомпозиционный анализ заключается в разбиении задачи на 1-м уровне декомпозиции на блоки, характеризующие основные свойства (признаки) создаваемого объекта, которые формируют концепцию его строения и/или функционирования. На 2-м уровне декомпозиции формируются множества альтернатив, реализующих все признаки (блоки 1-го уровня). Результатом такого анализа является декомпозиционная схема (ДС), фрагмент которой приведен в таблице 1.
На этапе синтеза решений задача состоит в том, чтобы в каждом из блоков 1-го уровня декомпозиции выбрать по одной "наилучшей" альтернативе, набор которых сформируют оптимальный вариант решений, представляющих собой структуру системы (способа) преобразования гравитационных сил в энергию. Для этого предлагается использовать прием [1] двухступенчатого выбора альтернатив из декомпозиционной схемы.
На 1-й ступени синтеза из П блоков X^ выбирается я блоков, содержащих альтернативы, несущие локальные цели (целевые условия) Х^- и из них формируется
Я - мерная цель.
Выбранные локальные цели ранжируются по степени их влияния на создаваемое решение с помощью
оценочного параметра А/ по принципу
7=1
В рассматриваемой задаче в качестве локальных целей методом экспертных оценок выбраны и ранжированы следующие альтернативы:
X^ = Х\ Ал = 0,4 - способ получения полезной энергии падением ГЭН во вращении с увеличением момента их сил тяжести;
Х$2 = = 0,33 - возврат ГЭН в верх-
нее положение не требует специального отдельного устройства;
з
= Х{ 13 =0,27
- вид получаемой энергии - электрическая.
На 2-й ступени синтеза формируется ^-мерное решение-ограничение путем выбора "наилучших" альтернатив из § блоков X^ (£ = п — , удовлетворяющих всем £ целевым условиям.
В качестве "наилучших" выбираются паретовские аль-
гР
тернативы (оптимальные по Парето). Альтернатива -А о^ оптимальна по Парето, если всякая другая альтернатива,
Таблица 1
Декомпозиционная схема анализа задачи формирования структуры системы преобразования гравитационных сил в энергию
Первый уровень декомпозиции Второй уровень декомпозиции
Х\ Вид получаемой энергии х\ Механическая Механическая и электрическая Электрическая
ХА Способ получения полезной (используемой) энергии А х24 Падением ГЭН во вращении с увеличенным моментом их сил тяжести Падением ГЭН по вертикали
Способ исключения (уменьшения) действия сил тяжести ГЭН при их Х\ Уравновешиванием устройства, несущего ГЭН при подъеме во вращении
подъеме X2, XI Уравновешиванием сил тяжести ГЭН при подъеме по вертикали Уменьшением во вращении моментов сил тяжести ГЭН при их подъеме
Возврат ГЭН в исходное (верхнее) положение -восстановление Не требуется отдельного механизма (возврат за счет неравновесности системы)
потенциальной энергии XI XI Отдельным устройством с собственным приводом Отдельным уравновешенным механизмом с приводом от силового устройства
Хи Вырабатываемый Х'и Не вырабатывается
электрический ток хЪ ХЪи Переменный стандартной частоты Постоянный
являющаяся более предпочтительной для одних локальных целей Х^ , в то же время будет менее предпочтительной для других целей. Таким образом, эффективное решение-ограничение определяется паретовским множеством альтернатив при "мягкой" конкуренции всех целевых условий. Для решения данной задачи выполняются процедуры:
1. Каждой альтернативе во всех § блоках по каждому целевому условию присваивается оценка в виде ранга (кода), например, по трехступенчатой шкале: "лучшая альтернатива" - код 1; "альтернативы в блоке по отношению к данной цели равноценны" - код 2; "в блоке есть альтернатива с кодом 1" - код 3.
2. Каждому коду (рангу) присваивается численное
значение А/1 например, по правилу: код 1 -
^¡(¡1 ~ ^/ 5 код 2 - ^¡(¡1 ~ ^/1М / (- количество альтернатив в ] -м блоке); код 3 - ^/(^у = О-
3. В каждом блоке выбирается наилучшая (с наибольшей оценкой) альтернатива по принципу
шах -+Х01,...,тах
4. Формируется эффективное решение в виде множества ^ - оптимальный по Парето вариант структуры создаваемой системы с указанием всех локальных целей и выбранных условий-ограничений. В рассматриваемой задаче ^ представлено в виде
X* _ < 1 тл1.тл1 тлЗ тлЗ у2 1 тлЗ 2 тлЗ-»
~{Л1 ,Л4,Л8,Л2,Л3 ,л5 ,Л6,л7 ,Л9,Лю,Лп,Л12}.
5. В соответствии с декомпозиционной схемой с некоторым редактированием табличного текста дается описание структуры выбранного решения ^ . В описание включены все выбранные (оптимальные по Парето) альтернативы, в т. ч. и не включенные во фрагмент декомпозиционной схемы (табл. 1). Наименование
- способ преобразования гравитационных сил в энергию в замкнутой системе.
Назначение
3
- получение электрической энергии {Х^ );
- получение полезной энергии падением ГЭН во вращении с увеличением моментов их сил тяжести ()'•
- возврат ГЭН в верхнее положение за счет неравновесности системы (^д).
Обеспечивает
- применение ГЭН в виде твердых тел (х\ )'•
- принцип преобразования сил тяжести в энергию опусканием и подъемом ГЭН во вращении с изменени-
з
ем момента их сил тяжести (X^ );
- уменьшением во вращении моментов сил тяжести
ГЭН на стороне их подъема )'•
- связь ГЭН с силовым органом - постоянную, кине-
3
матическую (Х^ )',
- траекторию плоско-паралелльного движения ГЭН
- работу без дополнительной (внешней) энергии
(Х19У,
- использование сил инерции собственных подвиж-
3
ных частей
- выработку переменного тока стандартной частоты (Х^):
- управление автоматической системой, в т.ч. дис-
3
танционное (X^ )■
На рис. 2 представлена разработанная в соответствии с полученной структурой схема замкнутой системы, реализующей способ преобразования гравитационных сил в энергию. Основными элементами системы являются гравитационные энергоносители (ГЭН) 1, соединенные посредством опор 2 и 3 с дисками 4 и 5, образовав при этом единый силовой орган системы. Другие обозначения на схеме: р - разделительная вертикальная плоскость системы (справа от р расположена силовая часть, создающая энергию, слева - восстанавливающая потенциальную энергию); 0\ и О2 - оси вращения дисков 4 и 5; 0 - центр тяжести всех ГЭН; 6-траектория движения центров тяжести ГЭН; е - эксцентриситет силового органа относительно разделительной плоскости системы. При формировании гипотезы создания постоянной
неравновесности гравитационной замкнутой системы, преобразующей силы тяжести энергоносителей в энергию, в качестве исходных аспектов приняты следующие положения.
Действие гравитационных сил в замкнутом геометрическом пространстве может проявляться в виде крутящего момента и угловой скорости, обеспечиваемыми падением во вращении неуравновешенных масс, преобразуясь, таким образом, в энергию. Для получения не-равновестности преобразующей системы в ней необходимо создать силовое пространство, в данном случае в виде постоянно вращающегося цилиндра, образованное траекторией движения центров тяжести гравитационных энергоносителей при синхронном вращении, несущих их
дисков 4 и 5 вокруг осей 0\ и О2 ■ Центр этого пространства (его ядро), являющийся и центром тяжести всех ГЭН, постоянно должен располагаться с одной стороны разделительной плоскости (на схеме справа от нее).
Р
Такова на содержательном уровне гипотеза как компонент процесса направляющего поиска решения сложной задачи - использования сил тяготения для получения энергии в замкнутой системе. Верификация гипотезы (проверка основных положений на истинность) является многоэтапным процессом. Формирование структуры и разработку схемы (рис. 2) преобразующей системы уже можно рассматривать как первый этап верификации. Далее в этом процессе осуществляется переход к другим логическим обоснованиям, в частности, к параметризации основных характеристик создаваемой системы (способа).
Если расстояние от ядра силового пространства (точки 0 ) до разделительной плоскости р принять равным е , то приложенная к нему сила как равнодействующая сил тяжести всех ГЭН будет создавать постоянный полезный крутящий момент
Мц = • е • Г), (1)
Рис. 2. Схема замкнутой системы преобразования гравитационных сил в энергию
где Т| - коэффициент полезного действия преобразующей системы.
Раскрыв Рц через составляющие ее элементы, получим
М jj = к ■ g ■ тэ ■ е • rj, (2)
где Je - количество ГЭН в системе; g - ускорение
свободного падения; УПЭ - масса одного ГЭН.
Мощность, развиваемая преобразующей системой, составит
Njj = MJJ -1)э/ R3, (3)
где иэ - линейная скорость падения ГЭН во вращении; R3 - радиус цилиндра (силового пространства), образованного траекторией движения центров тяжести ГЭН.
Дальнейшая проверка предложенной гипотезы осуществлена имитационным моделированием, а затем проведением предварительных экспериментов на модернизированном для этой цели опытном образце преобразователя (рис. 1).
В настоящее время научно-исследовательской лабораторией автоматизации малооперационных ресурсосберегающих технологий (ЛАМТ КГУ), выполняющей исследования по проблеме использования сил гравитации, разработан параметрический ряд преобразователей гравитационных сил в энергию мощностью от 40 Вт до 1000 кВт и ведутся работы по проектированию экспериментального и опытно-промышленного образцов. Создание этих образцов с последующим их испытанием и доводкой открывает реальные возможности широкого использования безресурсной экологически чистой энерготехнологии, базирующейся на предложенном способе получения энергии.
Список литературы
1. Пухов А. С. Синтез решений при создании автоматизированных
технических объектов: Учебное пособие - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2000. - 121 с.
2. Пухов A.C. Принципы создания экологически чистой безресурсной
гравитационной энерготехнологии//Экология-Здоровье-Безопас-ность жизнедеятельности: Материалы региональной научно-практической конференции, посвященной 60-летию образования Курганской области/Под ред. И.И. Манило. - Курган: Курганский научный центр МАНЭБ, 2002. - С. 27-29.
3. Способ преобразования гравитационных сил в энергию и устройство
для его осуществления /A.C. Пухов //Заявление о выдаче патента РФ на изобретение. Приоритетная справка ФИПС-03.05.02 №013234.
4. Пухов A.C. О закономерностях действия гравитационных сил при их
преобразовании в энергию//Экология и технологии - 2004: Материалы международной научно-практической конференции,-М.; Курган: Российский Зеленый Крест, Курганский научный центр МАНЭБ, 2004. - С. 31-33.
5. Патент РФ № 2094653. Славянский способ производства энергии и
устройство для его осуществления /В.В. Миронов, В.В. Болотаева//Бюллетень изобретений. - 1977,- № 30.
