Вы вошли как Гость | Группа "Гости"Приветствую Вас Гость | RSS | ГлавнаяМой профиль | Регистрация | Выход | Вход

Главная » Статьи » Чтобы понять смысл » Проза

Третья Великая Техническая Революция (введение) и далее. Анатолий АГАФОНОВ

овладение энергией атмосферы Земли. 

Введение
Обращение автора
Этой публикацией я хочу обратить внимание широкой читающей и заинтересованной публики к проблемам экологии Земли, связанной с использованием всё более истощающихся её энергетических ресурсов, и предложить один из практических вариантов выхода из создавшихся рукотворных энергетического и экологического кризисов.
В моём понимании ПЕРВАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ в жизни homo sapiens – это овладение им искусством изготовления и опытом применения каменного топора. Такое достижение позволило человеку целенаправленно использовать значительно возросшую силу удара и обезопасить себя от непосредственного контакта с врагом (зверем). К тому же топор был не только его оружием, но, что не менее важно, и его орудием труда.
ВТОРАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ – это изобретение, изготовление и использование колеса в различных транспортных средствах (тачка, арба, колесница, телега, карета, паровоз, автомобиль и т.д.) и во всевозможных механизмах на основе колеса (шестерни, шестерёнки, шкивы, маховики , зубчатые колёса, рули, штурвалы и т.п.). Вплоть до ХХ века все технические ухищрения сводились к различным способам получения и передачи энергии на эти колёса (шестерни). ХХ век – век НТР, век транзисторов и микроэлектроники, информатики и цифровой автоматизации, ядерной энергетики и космонавтики и др., дал многое человечеству, но … истощил энергетические ресурсы Земли до недопустимого предела и окончательно испортил её атмосферу и экологию в целом.
ТРЕТЬЮ ТЕХНИЧЕКУЮ РЕВОЛЮЦИЮ я связываю с освоением энергии атмосферы Земли. Эта идея, возникшая у меня ещё в 70-е годы прошлого века, произвела на меня столь сильное «впечатление» как своей фантастичностью (безграничный энергетический ресурс для Человечества!), так и своим безумством (как эту энергию извлечь?!), что на многие годы эта тема стала для меня табу.
Как долго эта идея могла бы оставаться невостребованной или , в конце концов, умереть вместе с автором – одному Богу известно! Но… неожиданное происшествие (обстоятельства) положили конец моему молчанию, и я решил опубликовать свою идею.

Под освоением энергии атмосферы будем понимать все виды технологий получения энергии из «воздуха», в основу которых положены или разность атмосферного давления, или кинетическая энергия потока воздуха (ветер) в различных точках земной атмосферы. Дадим общее название таким технологиям – барические технологии.
Будем различать также барические эффекты и барические технологии, использующие эти эффекты.
Человечество начало освоение атмосферной энергии с «обуздания» энергии ветра на парусных судах и во всевозможных ветроустановках, начиная с ветряных мельниц.
Движение воздуха и разность между атмосферным давлением и давлением в подоболочном пространстве воздушного шара навели изобретателей на мысль о создании аэростатов, а потом и дирижаблей.
Вот те два направления в использовании энергии атмосферы, исторически пройденные человечеством.
Далее. Будем различать сильные и слабые барические эффекты (Б-эффекты) и , соответственно, сильные и слабые барические технологии (Б-технологии). Отличие одних от других проходит по границе раздела в виде критической величины давления
или критической скорости потока воздуха – ветра. Таковыми критическими величинами являются: разность давления, равная тысячным долям атмосферы
( несколько гектопаскалей, 1 атм ~ 1000 гПа) или скорость потока в 8-10 метров в секунду. К сильным Б-эффектам относятся такие явления, которые превышают указанные критические величины (например, ураганы, торнадо ). Основное внимание уделим сильным Б-эффектам, связанными с потенциальной энергией атмосферного столба воздуха.
Эта энергия столь велика, что в случае появления возможности обратить эту энергию в кинетическую энергию потока воздуха, то образуется мощный воздушный поток.
Например, потенциальная энергия воздушного столба, высотою в 1 км, превращённая в кинетическую, создаст поток ветра ураганной скорости (порядка ста метров в секунду).
В приложении (см ) даю сводку наиболее интересных для нас изобретений , но все они, за исключением двух-трёх, связаны с другими физическими или аэрогазодинамическими явлениями, мало соотносящимися с Б-технологиями.
Остановлюсь на изобретениях, вполне внушающих доверие, поскольку подтверждены и патентами и изложены в серьёзных научных изданиях.Более того, они достаточно близки по теме к моему проекту. Так, Абрамовичем Г.Н, ещё в 1969 году дана теория эжектороного увеличения реактивной тяги.Ещё ранее Кудриным О.И.,Квасниковым А.В. и Челомеем В.Н. было сделано открытие (1951 год ): Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струёй". Относительно недавно Кондращовым Б.М. предложен способ "последовательного присоединения в струйной технологии", который можно использовать для получения мощности , высокопотенциальной теплоты и "холода" также вне атмосферы.В Приложении я постараюсь изложить суть вполне известных эжекционных процесссов, которые можно поставить в ряд барических эффектов, пригодных для освения атмосферной энергии.Эти работы можно считать вполне адекватными использованию ветра в традиционных технологиях. Но если ветротехнологии - это использование динамической энергии атмосферы, то эжекторные (струйные) технологии направлены на использование статической энергии атмосферы. Это очень важно для нащих целей.Забегая несколько вперёд, отмечу следующее.Как традиционные способы ветроэнегетики, так и вышеизложенные эжекторные технологии следует отнести к аппаратным или частичным способам освоения энергии атмосферы. Предметом моего исследования являются такие способы использования атмосферной энергии, которые слледует назвать системными или универсальными, поскольку здесь нет привязки по месту и времени, с одной сторны, и к конкретному техническому устройству, реализующему энергию атмосферы, с другой сторны.
Атмосфера Земли.
Нас будет интересовать атмосфера Земли, прилегающая к её поверхности на высоте, не более 1 километра над уровнем моря. Изо всего многообразия свойств и процессов, происходящих в атмосфере, наибольшее внимание уделим только вопросам распределения давления (плотности, температуры) по горизонтали и вертикали.
В метеорологии имеет место понятие барической ступени. Барическая ступень - это разность высот двух точек на одной вертикали, соответствующая разности атмосферного давления в 1мбар (1 мбар = 100 Па = 1гПа). Барическая ступень тем больше, чем ниже давление. Поэтому с высотой она увеличивается. На уровне моря , при стандартном давлении в 1000 мбар (1 атм или 100 000 Па) и температуре воздуха 0 Цельсия барическая ступень близка к 8 м на 1 мбар (100 Па).
На высоте порядка 5 км, где давление примерно в 2 раза ниже, чем над уровнем моря, барическая ступень близка к 15 м на 1 мбар.
Более точно зависимость давления от высоты определяется барометрической формулой:

p=p0 exp[-g (h – h0)/RT]

Оценка этой формулы позволяет считать зависимость р = f(h) очень близкой к линейной для высот 1 -- 2 км. Поэтому в наших расчётах ( для высоты, например, 1 км ) будем считать разность давлений между этой высотой и уровнем земли, равным
1000/8 =120 мбар (120 гПа)=0.12 атм.
Интересно остановится на рассмотрении таких атмосферных явлений как торнадо , ураганы, тропические циклоны.
Их физические характеристики сильно разнятся между собою, но общее у них –сильное вертикальное винтообразное движение воздуха в своей центральной части, достигающее многих десятков метров в секунду, а иногда переваливающее и за 100м/с. Поэтому все эти явления следует отнести к сильным барическим эффектам.
Особенно внушительными бывают тропические циклоны. Диаметр их достигает иногда 1000 км. Диаметр «глаза» (центральной его части) около 25-40 км. Энергия одного тропического циклона примерно равна энергии четырёхсот 20-мегатонных бомб. Это количество энергии способно обеспечить энергопотребление, например, США в течение шести лет (правда, по состоянию потребления электроэнергии в США на 1975 год).
Естественно, что были и, видимо, ещё будут попытки воспроизвести эффект торнадо искусственным образом. Так, академик Цивинский Станислав (см. Приложение ) предложил создавать искусственные вихри, а именно, -- устремлённый и вращающейся по конической трубе тёплый (с помощью горелки) поток воздуха, а на его пути поставить вентилятор или турбину. Такая запатентованная им конструкция была бы весьма полезна, чтобы «оседлать» бесполезно горящие газовые факелы.
Им разработана методика расчёта искусственных торнадо, смущает лишь в этой методике только ссылка на вездесущую «кариолисову силу», будто бы закручивающую воздушные потоки.
Остановимся на этом особо. Представим себе вращающейся цилиндр. По его горизонтальной поверхности движется поток воздуха (от центра). Поток будет закручиваться в сторону, обратную вращению (вот она «кариолисова сила»). Теперь представим себе поток, стекающий с его боковой поверхности по радиусу во-вне. И в этом случае будет эффект отклонения потока в обратную сторону относительно вращения цилиндра . За полный оборот цилиндра мы действительно обнаружим в пространстве спиральную траекторию струи, центром которой будет – ось вращения цилиндра. Никакого закручивания струи вокруг собственной оси, что имеет место в торнадо, тропических циклонах и т.п., мы не увидим. «Кариолисова сила» прилагается ко всему потоку в целом и поэтому она не может воздействовать на отдельные струйки потока по-разному, закручивая их в противоположные стороны!
Вообще в литературе наблюдается своего рода демонизация силы Кориолиса, доходящее до утверждения того, что и вода в ванной тоже закручивается этой силой.
Правильное понимание этого явление даётся в работе…. .
Представляется мало убедительным такое толкование образования торнадо, даваемое академиком Цивинским. «При нагреве поверхности…земли или воды образуется вертикальный поток тёплого воздуха, На поверхности падает давление и сюда устремляются движущиеся как бы по радиусу к центру потоки воздуха из окружающей среды. При малейшем ветре у каждой создающей эти потоки частицы воздуха появляется горизонтальная составляющая действующей на неё силы ветра. Увеличение скорости вращения вызывает ускорение , которая создаётся действующей при вращении известной из учебников кориолисовой силы. Эта сила и закручивает движущейся вверх поток тёплого воздуха, образуя самоподдерживающийся вихрь…»
Всё подчёркнутое нами представляется как весьма сомнительное объяснение физики вихря (торнадо). Более верное понимание механизма образования торнадо можно получить на основе вышеупомянутой работы.
В свете изложенного в этой работе теории, всякое неравномерное по сечению распределение скорости потока вызывает вращение струи. Вертикальный поток тёплого воздуха из-за неравномерности скорости по его сечению будет закручиваться, что приведёт к появлению центробежной силы у вращающихся частиц воздуха , что должно компенсироваться разряжением атмосферы внутри (в центре) вихря. Мы наблюдаем обычную картину, хорошо знакомую по вихревым трубам ( там нет никакого «Кориолиса»).

Барические эффекты и барические технологии
К слабым барическим эффектам относятся ветры. Рассмотрим возможность использования этих эффектов в «мирных целях». Прежде всего оценим, как распределяются изобары по поверхности Земли. На рис ... приведены изобары на территории бывшего СССР. При всей случайности картины распределения изобар можно всё же установить, что эту территорию занимают 4 -5 циклонов и антициклонов.
Протяжённость циклона (антициклона) можно в среднем оценить в 1500-2000 км.. Давление в эпицентре антициклона можно считать равным 1020 гПа, а в эпицентре циклона – 990гПа. Таким образом давление на протяжении 1500-2000 км меняется на 30 гПа., т.е. на каждые 100 км давление меняется примерно на 2 гПа .
Обычно в метеорологии при спокойной атмосфере принимается величина в 1-3 мбар на 100 км,( 1Па= 10 -5 бар). При тропических циклонах барический градиент составляет десятки бар на те же 100 км. На рис ….. приведена картина изобар на территории США (см )

Рассмотрим такой мысленный эксперимент. Если проложить трубу на опорах над землёй или под землёй диаметром в 6 м и длиною в 100 км, то разность давления на концах такой трубы в 2 дПа обеспечит давление на помещённый в эту трубу цилиндр (примерно такого же диаметра) около 760 кг, что при наличии коэффициента трения в 0.1 единицу (цилиндр, допустим, на колёсиках) позволит перемещать по трубе вес, не менее 7000 кг.
Если в качестве транспортного средства использовать не цилиндр, а болид
(бесколёсный аэродинамический аппарат ,обладающий подъёмной силой), то в этом случае можно использовать кинетическую энергию потока воздуха, что даст заметное приращение веса перевозимого груза.
Следует различать принципиальную разницу в кинематике этих двух видов транспортных аппаратов.
В случае цилиндрической формы транспортного аппарата кинематика такова: если сила трения превышает давление воздуха в трубе ,то аппарат не движется, а если давление превышает трение, то движение происходит с ускорением.
Если используется болид, то изменением скорости потока воздуха можно регулировать скорость аппарата, которая не будет превышать скорости потока.

Проект «Пуассон-1»
Создание трубопроводной сотовой транспортной сети
Транспорт ХХI века должен удовлетворять, если принять вполне разумную установку на обеспечение абсолютной безопасности пассажира, – мы отвергаем бесчеловечный принцип, закладываемый в существующие транспорты всех видов и назначений, принцип (всего лишь!) минимизации жертв при катастрофах – следующим непременным условиям.

На транспортном средстве не должен располагаться источник энергии.

Движение транспортных средств не должно происходить по пересекающимся ( а тем более встречным и пешеходным дорогам и путей миграции зверей ) трассам.

На всём пути движения транспорта не должны находиться препятствия, столкновение с которыми может привести к аварии.

Скорость перемещения пассажирского транспорта не должна превышать 60 км/ час.

Совершенно очевидно, что существующие и планируемые для будущего транспортные средства всех видов этим требованиям не соответствуют.
Однако есть возможность создать транспортную сеть (локальную или глобальную) полностью соответствующую указанным условиям.
Представим некоторую территорию размером 100 на 100 км. На этой территории создана трубопроводная сотовая сеть (см. рис ). Сеть состоит из 11 горизонтальных (восток-запад) и 11 вертикальных (север-юг) трубопроводных трасс. Общая длина трассы трубопровода 1200км. В месте пересечения трасс оборудуются воздуховодные коммутаторы, необходимые для изменения направления движения воздушных потоков.

Проект «Пуассон -2»
Электрическая сотовая сеть пневмоэлектрогенераторов
Под электрической сотовой сетью понимается система пневмоэлектрогенераторов (ПЭГ), расположенных на большой территории и объединённых сетью магистральных воздуховодов, работа которых коммутируется компьютерным центром.
Если при создании транспортной трубопроводной сотовой сети (проект Пуассон-1) одним из основных требований для её функционирования является обеспечение уклонов трассы, не превышающих заданного (как правило, 0.01), то в случае с электрической сотовой сетью это требование уже не столь строго, и такая сеть может быть развернута в гористой и даже в горной местности.
Электрическая сотовая сеть представлена двумя видами, одна из которых состоит из статических ПЭГ, а другая – из динамических ПЭГ. Для статических ПЭГ характерным является их работа, основанная на использовании разности давления в воздуховодном канале, в то время как динамические ПЭГ работают, используя воздушный напор, и представляют собою обыкновенные ветроустановки (или пневмотурбины), размещаемые в закрытом воздуховодном канале (камере).
Характерным для каждого из этих видов ПЭГ является то, что они работают в ненепрерывном режиме, а их работа – циклическая и состоит из рабочего такт и холостого хода (режим ожидания). Для каждого из них отводится определённое время (рабочий такт), равное времени рабочего цикла , поделённому на количество ПЭГ в сети. Соответственно, энергия вырабатываемая ПЭГ за рабочий такт, должна аккумулироваться в том или ином виде.
Конструкция ветроустановки может быть любой из уже известного класса или специально разработана. Новым является конструкция статического ПЭГ.

Краткое описание работы статического ПЭГ.
Несколько ПЭГ , размещаемых в одном месте, представляют собою статическую пневмоэлектростанцию, которая располагает двумя ёмкостями с воздухом повышенного и пониженного давления. Эти ёмкости периодически подключаются к магистральным воздуховодным трассам пониженного и повышенного давления для пополнения воздухом пониженного и повышенного давления.
Из ёмкости повышенного давления воздух перепускается в рабочую камеру одного из ПЭГ, где устанавливается поршень приличных размеров (допустим 10 кв.м.)
При разности давления в 200 Па поршень переместиться на расстояние L , что с помощью кривошипно-шатунного механизма (как у паровоза) приведёт в действие вал электрогенератора. Оценим возможную мощность такого генератора N. Зададимся значением силы (2000 н) и допустимым рабочим ходом поршня (5 м). Оценим величину развиваемой мощности N и времени перемещения поршня (время рабочего хода ) при различных значениях перемещаемой эквивалентной массы (m).

Воспользуемся формулами

N=t F2/2m
L= Ft2/2m
Рассчитаем значения мощности и времени рабочего цикла для трёх значений m , а именно: m = 5кг, m = 50кг, m =100 кг
Соответственно, имеем:
N =60 кВт N = 20 кВт N= 16 кВт
t =0.16 с t = 0.5 с t =1 с

По истечении какого-то времени происходит перекоммутация давления, и поршень движется в обратную сторону. Вся работа такого ПЭГ очень похожа на работу парового двигателя.

Поскольку количество станций на этой территории ничем, похоже, не лимитировано, то если на одной станции имеется 10 ПЭГ, способных суммарно выдавать 100 кВт электрической энергии, то 1000 таких станций могут обеспечить бытовые нужды миллионное население такой территории.
Кстати, плотность населения Франции соответствует, примерно, величине 1 миллион жителей на 1000 квадратных километра.
Как видим, даже слабые барические эффекты способны выдавать «на гора» вполне приличные количества «бесплатной» и экологически чистой энергии.
Но использование слабых барических эффектов в упомянутой сети чревато крайне неустойчивой работой всей сети из-за всевозможных флуктуаций температуры, давления, влажности на рабочей территории сети.
Подобной картины можно, частично, избежать, если расширить территорию сети до размеров, например, 500 на 500 км (250 000 кв.км – вся территория Франции 50 000 кв.км) . В этом случае можно использовать горизонтальный градиент давления, равный уже не 200 Па, а 1000 Па. Это весьма важно, так как генерируемая мощность зависит как квадрат давления , впрочем, как и от площади поршня .
Установка высоких труб, точнее, воздухозаборников, реализующих вертикальный градиент давления ( более значительный, чем градиент давления в горизонтальной плоскости (поверхности земли)) не только придаст устойчивость в работе сети, но и даст намного больший полезный эффект (см. проект НООПОЛИС). Мною будет рассмотрен и весьма эффективный способ обеспечение работы сети с использованием магистральных пневмоусилителей (моё "ноу-хау").

Небольшая справка.
«Атмосферные холодные мегаватты» — так называется американская компания, которая появилась в 2004 году. Изобретатели придумали прокладывать трубы длиной 150-300 км, чтобы соединять участки с разным атмосферным давлением. Если в двух точках оно отличается, к примеру, всего на 0,03 атмосферы, то воздух через трубу помчится со скоростью в 3 раза больше звуковой. Если на одном конце трубы поставить турбину, то выходная мощность потока составит 1 гигаватт. Таким образом, стоимость киловатта энергии будет в полторы сотни раз меньше, чем при производстве на газовой или угольной электростанции.
Это их предположительные расчёты.
НО. Такую разность давления (0.03 атм =30гПа) в земных условиях можно получить только (см. карту распределения атмосферного давления на земной поверхности) на расстояниях в 1000 и более км. На протяжении 150 – 300 км можно получить только ( в лучшем случае) 3 гПа, то есть в 10 раз меньшее давление. Соответственно, генерируемая мощность будет, по крайней мере, в 100 раз меньше. И как они исчисляют стоимость такой энергии? Если будет затрачено на создание такой системы М долларов и срок её окупаемости р лет, то сверх этого срока энергия будет вообще бесплатной . На чём янки "прокололись", я думаю, понятно для тех, кто "раскусил" суть моего проекта(тов).
Работу динамических ПЭГ я постараюсь описать позже (при необходимости).

URBI ET ORBI
Два самых больных вопроса современности, а именно, энергетический и экологические кризисы, могут быть решены не в каком-то отдалённом будущем ( на сегодня ещё и непонятно каким образом), а повсеместно и практически одномоментно в историческом масштабе, если будет проявлена заинтересованность власть имущих к предлагаемым проектам, причём не где-то и кем-то, а в планетарном масштабе и под эгидой Организации Объединённых Наций.
Представляемые материалы как раз и посвящены ответу на заявленные вопросы. Ответ даётся в весьма общем виде, поскольку, с одной стороны, даже уточняющие моменты в этих проектах нуждаются в серьезной работе больших коллективов специалистов. Решение же поставленной задачи, с другой стороны, так радикально и всеобъемлюще, а неизбежное сопротивление консервативных сил будет столь могущественно, что только коллективные действия способны противодействовать им.
Конфликт интересов может быть очень большим, так что удержать его в рамках «негорячей войны» под силу будет только Всемирному «круглому столу» и при условии консенсуса сторон, консервативной и новаторской, при учёте минимизации как потерь одной стороны, так и минимизации выигрыша другой.
В итоге же многое приобретёт всё Человечество!
Речь в представляемых материалах идёт о том, что, не увлекаясь опасной атомной энергетикой, не прибегая к мифическим энергетическим запасам вакуума, торсионных полей, гравитационных волн и прочей чудодейственной экзотики, а только утилизируя вполне реальные энергетические ресурсы атмосферы ЗЕМЛИ, можно обеспечить всех людей «даровой» энергией на миллионы лет.
Сама идея использования энергии атмосферы Земли, прежде всего за счёт создания глобальной грузопассажирской транспортной трубопроводной сети, а также локальной (региональной) энергетической сети, есть задача коллективистская (общечеловеческая),не признающая существующих государственных границ, то есть она поддаётся реализации коллективом и для коллективного пользования, а не для выгоды частного лица или корпорации.
Серьёзность вопроса заключается и в том, что глобализация в том виде, в каком она сейчас происходит, никак не приемлема. Нужна радикальная реформа ( бескровная революция) в организации разрозненного Народонаселения (поделённое на множество государств)нашей планеты в ОДНО дружественное Сообщество Землян, основанное на совершенно иных ценностях, на новых социальных и семейно-бытовых принципах.
Подробнее об этом будет сказано в моём проекте НООПОЛИС-А.

Категория: Проза | Добавил: (23.12.2009) | Автор: Агафонов Анатолий Фёдорович E
Просмотров: 1084 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0

avatar

Меню сайта

Журнал "Вісник Мрії" є періодичним виданням ГО «Дитячо-юнацька екологічна громадська організація «Республіка Мрія», яка з 10 листопада 2013 року як асоційований член увійшла в мережу Всеукраїнської екологічної громадської організації «МАМА-86».  Про ВЕГО "МАМА-86"

Форма входа

Поиск

Новые комментарии

Ссылка на сборник

%