початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2293451

СПОСІБ акумулювання атмосферного ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Сєдов Олександр Миколайович (RU); Верьовкін Василь Миколайович
Ім'я патентовласника: Сєдов Олександр Миколайович (RU); Верьовкін Василь Миколайович
Адреса для листування: 410600, г.Саратов, вул. Радянська, 60, АНОУНПЦ "Волгоагротехніка", СГАУ ім. Н.І. Вавилова, патентна група
Дата початку дії патенту: 2004.07.20

Винахід відноситься до галузі використання природних джерел електрики і може бути використано для отримання електроенергії в будь-якій точці Землі, в будь-який час року і доби, за будь-яких погодних умовах, а при грозової діяльності - зі значним ефектом протягом короткого часу. Згідно винаходу запускають аеростат, поміщений в електропровідну оболонку сферичної форми. Оболонку утримують тросом з діелектричного матеріалу на висоті найбільшої кількості атмосферної електроенергії. Електроенергію, акумульовану поверхнею електропровідний оболонки, передають на ємнісний накопичувач через ізольований електропровід, пов'язаний з ємнісним накопичувачем через запобіжник з підключеним до нього заземленим разрядником, індуктивність, амперметр і виконаний по мостовій схемі випрямляч, який має заземлення і вихідні клеми для підключення ємнісного накопичувача. Спосіб є екологічно чистим і дозволяє економічно, без витрат палива, отримати електроенергію постійного струму.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до галузі електроенергетики і може використовуватися для забезпечення електроживленням широкого спектру споживачів електроенергії в будь-якій точці Землі. Пропонований спосіб може використовуватися для підключення до періодично заповнювати джерел електроенергії, наприклад до накопичувача електроенергії ємнісне-акумулюючої електростанції (ЄАЕС) [1]. Періодично заповнювати джерело електроенергії в подальшому буде називатися накопичувачем.

Відомий спосіб пристрою прийому, передачі та накопичення атмосферної електрики [3], що включає струмоприймач атмосферної електрики у вигляді стрижня, сполученого з токоотводом, прикріпленим до несучої опори і сполученим з накопичувачем і навантаженням. Пристрій ловить удари блискавки на стрижень і передає струм блискавки в накопичувач.

Недоліком аналога є те, що пристрій пасивно чекає, коли грозова активність виникає над місцем розташування пристрою і блискавка вдарить саме в струмоприймач. Тому пристрій приймає мала кількість електрики.

Прототипом запропонованого винаходу є пристрій для використання атмосферної електрики Богданова - атмосферна електростанція літальних апаратів і космічних кораблів [2], розташоване на літальному апараті, і містить конденсатор, струмоприймач-випрямляч, накопичувач енергії, систему заживлення накопичувача, два струмоприймача, поблизу яких встановлено пристрій, необхідне для створення провідного каналу в атмосфері і містить вогнепальну зброю, яка стріляє кулями або снарядами, наповненими всередині горючим матеріалом.

недоліки прототипу

1) Забруднюється атмосфера продуктами згоряння куль або снарядів.

2) Виключається безперервність накопичення атмосферної електроенергії, наприклад, при відсутності грозової діяльності.

3) Неможливість акумулювання електроенергії при ясній погоді і при наявності негрозовой хмарності.

4) Використання цього пристрою в енергетиці на Землі в якості електростанції економічно не є безвитратного, тому що пристрій треба постійно переміщати в атмосфері в пошуках гроз, потім акумульована накопичувачем електроенергія передається на Землю. Крім того, кулі або снаряди наповнюють зсередини горючим матеріалом, в який інжектовані атоми лужних металів, необхідні і паливо і окислювач. Все перераховане є дорогим.

Технічне завдання винаходи, виключаючи забруднення атмосфери, - безперервно отримувати економічно безвитратного електроенергію в будь-якій точці Землі, в будь-який час року і доби, за будь-яких погодних умовах, а при грозової діяльності зі значним ефектом протягом короткого часу. Реалізація цієї мети заснована на використанні такої системи фактів, встановленої дослідним шляхом:

1) Над будь-якою точкою Землі в атмосфері при ясній погоді є вертикальне електричне поле Е величиною 100 В / м, максимальне збільшення електричного потенціалу в міру підйому доводиться переважно на малі висоти, тобто в межах стратосфери, і досягає 400000 В на висоті 50 км, де існує практично електропровідний сфера, з якої під впливом електричного потенціалу тече до поверхні Землі атмосферне електричний струм [4].

2) Космічні промені постійно підтримують постачання атмосфери електричними зарядами, що забезпечують електропровідність в атмосфері. Ці електричні заряди постійно переміщаються (дрейфують) під впливом вітру, конвекції і інших природних явищ [4].

3) а) Типовий розподіл об'ємних електричних зарядів в хмарах: верхня частина хмари має позитивну область електричних зарядів, нижня частина хмари негативну область зарядів. Градієнт електричного потенціалу в хмарах вище градієнта електричного потенціалу атмосфери в ясну погоду. Зміна напруженості електричного поля в процесі розвитку хмар залежить від їх вертикальної потужності: до 100 м (відлік робиться від підстави хмари до його верхньої частини) Е = 5,4 В / см, при потужності до 200 м Е = 7,8 В / см , при потужності понад 200 м Е = 11,1 В / см [5];

б) Наземний контроль зміни електричного поля здійснюють за допомогою чутливого варіографа поля (чутливість 4,5 В / м). Різкі коливання електричного поля, тобто позитивні чи негативні імпульси при наближенні грози, починаються за 1-2 години до першого грозового розряду (число імпульсів за одиницю часу до початку грози складає 0,5-1,0 імп / хв) і закінчуються протягом 1 години після грозових розрядів. Для негрозових хмар характерно щодо плавну зміну електричного поля [5];

в) при середній висоті підстави грозових хмар близько 1 км над Землею грозоопасной є зона від 2 км до 7 км над підставою хмари. Значення напруженості електричного поля досягає 100 В / см [5]. Сила струму при грозовому розряді (блискавки) може досягати 200 кА при напрузі 150 MB [6].

4) Електричний потенціал в атмосфері в ясну погоду позитивний над будь-якою точкою Землі. Грозові розряди (блискавки) постачають Землю негативними електричними зарядами, що є причиною наявності на поверхні Землі негативних електричних зарядів. Будь-яке тіло, що знаходиться на поверхні Землі, істотно спотворює електричний потенціал в атмосфері (особливо металеві конструкції, дерева і т.д.) аж до верхньої частини тіла [4].

5) Якщо помістити електричний провідник в атмосфері в будь-якій точці над Землею, то електричні заряди натекут на нього (або стекут з нього) і зрівняють електричний потенціал провідника з потенціалом атмосфери на цій висоті [4].

6) Над будь-якою точкою поверхні Землі в 19 годин за Гринвічем електричний потенціал атмосфери на всіх рівнях зростає на 15%, а о 4 годині за Гринвічем зменшується на 15% [4].

7) Атмосфера - це гігантська постійно діюча електрична машина [4]. Використання перерахованих атмосферних явищ в пропонованому способі для акумулювання електричного потенціалу в подальшому буде називатися і акумулюванням атмосферної електроенергії. Ці явища мають високий електричний потенціал щодо Землі. Згідно винаходу різниці цих потенціалів, тобто напруга U, використовуються для накопичення електроенергії W _з накопичувачем. Наприклад, для ЄАЕС [1], що має розрахункову місткість С,

ця енергія оборотна, тобто виділяється при підключенні зовнішньої ланцюга до накопичувача.

Спосіб акумулювання атмосферної електроенергії, що полягає у використанні атмосферної електрики за допомогою запуску літального засобу та передачі електроенергії через провідний канал в атмосфері, електрично пов'язаний з накопичувачем електроенергії, відрізняється від відомого тим, що в якості літального засобу використовують аеростат, який поміщають в електропровідну оболонку сферичної форми і утримують її за допомогою троса з діелектричного матеріалу і лебідки на висоті найбільшої кількості атмосферної електроенергії, значення якої визначають показанням амперметра, як накопичувач електроенергії використовують ємнісний накопичувач, при цьому електроенергію, акумульовану поверхнею електропровідний оболонки, передають на ємнісний накопичувач через провідний канал, як якого використовують ізольований електропровід, пов'язаний з ємнісним накопичувачем через запобіжник з підключеним до нього заземленим разрядником, індуктивність, амперметр і виконаний по мостовій схемі випрямляч, який має заземлення і вихідні клеми для підключення ємнісного накопичувача. Як літального засобу використовують аеростат, який поміщають в електропровідну оболонку сферичної форми, яка утримується тросом з діелектричного матеріалу (наприклад, з конопель, щоб істотно не спотворювати атмосферне потенціал), на висоті найбільшої кількості атмосферної електроенергії, яка визначається показанням амперметра, як накопичувач електроенергії використовують ємнісний накопичувач.

На кресленні зображена схема для реалізації запропонованого способу, на якій представлена ​​електропровідний оболонка сферичної форми, вміщена в атмосфері за допомогою аеростата, розташованого усередині оболонки, утримуваної тросом над поверхнею землі за допомогою лебідки. Ізольований електричний провід одним кінцем контактує з поверхнею сфери, а іншим пов'язаний з ємнісним накопичувачем за допомогою запобіжника з підключеним до нього заземленим разрядником індуктивності, амперметра і виконаного по бруківці схемою випрямляча, що має заземлення і вихідні клеми для підключення накопичувача. Спосіб здійснюється таким чином: електропровідний оболонка сферичної форми 1 змонтована на металевих опорних дугах 2, які закріплені до кронштейну 3. Усередині оболонки 1 поміщений аеростат 4, підйомна сила якого реалізується за рахунок підйомної сили газу і діє за допомогою гумових амортизаторів 5 на опорні дуги 2. оболонка 1, піднята за допомогою аеростата 4 в атмосфері на рівень, де є найбільша кількість атмосферної електроенергії, утримується тросом 6, закріпленим верхнім кінцем до кронштейну 3, а його нижній кінець утримується лебідкою 7, закріпленої до поверхні Землі. На лебідці 7 встановлений датчик висоти 8, за допомогою якого здійснюється контроль рівня атмосфери, де поміщена оболонка 1. Мінімальний рівень атмосфери, де оболонка 1 акумулює атмосферну електроенергію при ясній погоді, становить ~300-500 м, а при грозовий хмарності ~700-1000 м. [5]. Опускання оболонки здійснюється натисканням кнопки «Вниз» 9, для чого пристрій лебідки включає електродвигун для примусового опускання. Пошук рівня, де є найбільша кількість атмосферної електроенергії, здійснюється трьома кнопками 9 ( «Вгору», «Вниз», «Стоп»), встановленими на лебідці 7, а індикація цього рівня здійснюється показанням амперметра 15, тобто чим більше показання, тим більше акумулюється атмосферної електроенергії.

Як накопичувач електроенергії використовують ємнісний накопичувач 17, при цьому електроенергію, акумульовану поверхнею електропровідний оболонки 1, передають на ємнісний накопичувач 17 через провідний канал, в якості якого використовують ізольований електропровід 10, пов'язаний з ємнісним накопичувачем 17 через запобіжник 12 з підключеним до нього заземленим разрядником 11, індуктивність 13, амперметр 15 і виконаний по мостовій схемі випрямляч 14, що має заземлення і вихідні клеми 16 для підключення ємнісного накопичувача 17. Якщо електропровідний оболонка 1 знаходиться в області негативних грозових електричних зарядів, то акумульований електропровідний оболонкою 1 електричний потенціал буде негативним щодо електричного потенціалу Землі. Якщо електропровідний оболонка 1 знаходиться в області позитивних грозових електричних зарядів, то електричний потенціал Землі буде негативним щодо акумульованого електропровідний оболонкою 1 електричного потенціалу. Напівпровідниковий випрямляч 14, зібраний за мостовою схемою [9], забезпечує подачу на вхід накопичувача 17 атмосферної електроенергії постійного струму. Індуктивність 13 [9] забезпечує обмеження струму при великій його амплітуді і швидкості зміни. Запобіжник 12 захищає напівпровідниковий випрямляч 14 від перевищення максимального прямого струму, що досягають розрахунком порога спрацьовування запобіжника 12 по току, величина якого нижче величини максимального прямого струму випрямляча 14. На вході запобіжника 12 підключають заземлений розрядник 11 [7, 8], який призначений для захисту напівпровідникового випрямляча 14 і накопичувача 17 від перенапруг, що досягають розрахунком порога спрацьовування розрядника 11 по напрузі, що не перевищує величини напруги, на яке розраховують накопичувач, і не перевищує максимального зворотного напруги напівпровідникового випрямляча 14.

Пропонований винахід використовують в двох варіантах.

1. Стаціонарний варіант, при якому акумулювання атмосферної електроенергії здійснюють при будь-яких погодних умовах, в тому числі в умовах грозової діяльності, коли в накопичувач надходять десятки МВт · год електроенергії. Відомо, що при грозовому розряді сила струму може досягати 200 КА протягом 1,5 с при напрузі 150 MB [6]. Встановлено і, що при звичайному грозовому розряді між негативною областю електричних розрядів в грозовий хмарі і Землею в Землю надходить 20-30 кулон електрики, після чого настає процес відновлення в цій хмарі 20-30 кулон з характерною тимчасової постійної близько 5 секунд [4]. Накопичувач 17, зокрема ЄАЕС [1], може акумулювати будь-яку кількість електричних зарядів при будь-якій напрузі, що досягають розрахунком і підключенням необхідної кількості паралельно включених рядів послідовно з'єднаних конденсаторів [9]. Напівпровідниковий випрямляч 14 збирають з напівпровідникових діодів, наприклад Д-253-1600 [11], що мають параметри: максимальний прямий струм 1600 А, максимальне зворотне напруга 2000 В. напівпровідниковий випрямляч 14 забезпечує будь максимальний прямий струм і будь максимальну зворотню напругу, що досягається розрахунком і підключенням в кожній гілці випрямляча 14 необхідної кількості паралельно включених рядів послідовно з'єднаних напівпровідникових діодів [12].

2. Мобільний варіант, при якому акумулювання атмосферної електроенергії здійснюється за таких погодних умовах:

1) при ясній погоді,

2) при негрозовой хмарності і початкової стадії зародження грозових позитивних і негативних електричних зарядів.

Накопичувач 17 і випрямляч 14 розраховують на акумулювання атмосферної електроенергії від декількох сотень кВт · год до декількох тисяч кВт · год. Акумулювання електроенергії в області негативних або позитивних електричних грозових зарядів в стадії їх розвитку здійснюють при об'єктивному наземному контролі за допомогою чутливого варіографа поля (чутливість 4,5 В / м): різкі коливання електричного поля починаються за 1-2 години до першого грозового розряду [5 ]. В цьому випадку завчасно знижують електропровідну оболонку на поверхню Землі. Якщо перетин електропроводу 10 відповідає вимозі блискавкозахисту [5], то, підключивши перемичку до клем розрядника 11, електропровідну оболонку не знижують і використовують в якості блискавкоприймача, а оболонку і заземлений електропровід використовують в якості грозоотвода [5]. Після закінчення 1 години після припинення грозових розрядів знімають перемичку з клем розрядника 11. Потім, користуючись кнопками [9] і змінюючи рівень електропровідний оболонки 1 в атмосфері, для чого використовують лебідку 7, датчик висоти 8, по амперметрі 15 визначають найбільшу кількість атмосферної електроенергії, продовжують її акумулювати в накопичувач 17.

Пропонований спосіб є екологічно чистим і при використанні дозволяє отримувати економічно безвитратного електроенергію постійного струму в будь-якій точці Землі, в будь-який час року і доби. Можливість акумулювання атмосферної електроенергії заснована на відомих експериментальних дослідженнях атмосферної електрики і підтверджена наземними дослідами. Реалізація запропонованого способу можлива при будь-яких погодних умовах: 1) при ясній погоді, 2) при хмарної, в тому числі при суцільній хмарності, негрозовимі хмарами, а й з зароджуються в цих хмарах грозовими осередками, 3) при наявності дозрілих грозових хмар. Електроенергію, отриману пропонованим способом, подають в накопичувач 17. Важлива особливість використання винаходу полягає в тому, що застосування даного способу при наявності розвинених грозових хмар за короткий час дає можливість отримати значну кількість електроенергії. Крім того, можна ефективно забезпечувати захист від блискавки наземних об'єктів. Постійне акумулювання електропровідний оболонкою 1 і відтік грозовий електроенергії в накопичувач 17 знижує і вірогідність грозових розрядів між грозовою хмарою і Землею.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. А.С. 758389М Кл ³ H 02 J 15/00. Оголошене 05.12.77. Опубліковано 23.08.80. Бюл. №31.

2. RU 2124821 C1. Опубліковано 01.1999. Пристрій для використання атмосферної електрики Богданова - атмосферна електростанція літальних апаратів і космічних кораблів.

3. Пристосування для використання атмосферної електрики. Авторське свідоцтво СРСР №781 від 1925.

4. Фейнман Р. Фейнмановские лекції з фізики, Вип.5 «Електрика і магнетизм», Изд. Світ Москва. 1966.

5. Шишкін Н.С. Хмари, опади і грозове електрику. Госізд. Москва. +1964.

6. Шкрабак В.С. Пожежна безпека в гідромеліоративному виробництві. Саратов 1994.

7. Бантіданов Л.Н. Електричні станції та підстанції. Госенергоіздат. Москва, Ленінград. 1 958.

8. Бокман Г.А. Конструкція і технологія виробництва електричних машин і апаратів. Вид. Вища школа. Москва. 1 977.

9. Сіндєєв Ю.Г. Електротехніка з основами електроніки. Вид. Фенікс. Ростов-на-Дону: 2000.

10. Правила улаштування електроустановок (ПУЕ). Вид. Міністерство палива енергетики. Р.Ф. Головдерженергонагляд Росії. Москва. 1998 р

11. Довідник по напівпровідникових діодів, транзисторів і інтегральних схем. Вид. Енергія. М.: 1976.

12. Китаєв В.Є. Електротехніка. Профтехіздат. Москва. 1961.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Спосіб акумулювання атмосферної електроенергії, що полягає у використанні атмосферної електрики за допомогою запуску літального засобу та передачі електроенергії через провідний канал в атмосфері, електрично пов'язаний з накопичувачем електроенергії, що відрізняється тим, що в якості літального засобу використовують аеростат, який поміщають в електропровідну оболонку сферичної форми і утримують її за допомогою троса з діелектричного матеріалу на висоті найбільшої кількості атмосферної електроенергії, значення якої визначають показанням амперметра, як накопичувач електроенергії використовують ємнісний накопичувач, при цьому електроенергію, акумульовану поверхнею електропровідний оболонки, передають на ємнісний накопичувач через провідний канал, в якості якого використовують ізольований електропровід , пов'язаний з ємнісним накопичувачем через запобіжник з підключеним до нього заземленим разрядником, індуктивність, амперметр і виконаний по мостовій схемі випрямляч, який має заземлення і вихідні клеми для підключення ємнісного накопичувача.

Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів