◉ 简介和目标:
为了实现利用重力建造发电厂的想法,我运用牛顿第二定律设计了该发电厂的重力发动机。根据该定律,旋转物体的净扭矩与其角加速度和转动惯量成正比。换句话说,转动惯量是物体抵抗旋转加速度的量度,取决于物体的质量及其质量相对于旋转轴的分布。这是我设计重力发动机时关注的关键点。我使用工程仿真软件在一个与压力行为和其他真实物理参数完美匹配的环境中进行了多次模拟测试。
根据本文末尾视频所示,经过多次使用"物理模拟器"进行的测试,最后一次测试的结果非常准确,我能够仅靠离心力和重力来操作一台三级重力发动机。在模拟中,所有力,例如摩擦力、空气密度、物体质量、环境温度及其对物体质量的压力、风向和气压、9.8米/平方秒(m/s²)的重力加速度,以及其他自然因素,例如发动机结构连接处的摩擦力,都通过计算机精确计算。换句话说,如此大型结构利用地球重力的运行完全基于物理计算,并且在现实维度上是可以实现的。
显然,引力是最强大、最重要的自然力之一,它直接或间接地对地球上所有物理反应的计算产生不可否认的影响。引力不仅对地球生命平衡循环的延续至关重要,也是太空天体物理学反应的重要因素之一,因为根据爱因斯坦的广义相对论,引力被定义为时空中的几何效应,因为物体会以其质量弯曲时空,而这种曲率被称为引力。行星的引力会根据其他行星的质量和彼此之间的距离对其轨道和运动产生很大的影响,它可能导致椭圆轨道、行星在太空中的运动,有时甚至导致行星相互碰撞,因为引力是一种将物体拉向彼此的力。引力还能通过沿着特定的椭圆轨道创造强大的轨道来防止行星相互碰撞,这种力使行星在其轨道上围绕恒星(例如太阳)旋转,从而防止行星彼此直接碰撞。宇宙造物主的这种完美而独特的设计令人惊叹,引力作为影响因素之一,肩负着防止宇宙混乱、创造和谐的重要使命。
换句话说,我们正面临着宇宙中可触及和已知的领域中一股极其强大的力量。如果我们认识并探索各种利用能源的方法,我们就能在地球上获得取之不尽、用之不竭的清洁能源,因为地球拥有世界上最平衡的引力之一。虽然使用化石燃料和污染物是发电最简单、最便捷的方式之一,但它也是人类对其栖息地——地球——最残酷、最不负责任的行为之一。不幸的是,仍有一些政府无视全球警告,肆意燃烧化石燃料,这正在日益恶化这颗唯一宜居星球的环境状况。
我创造清洁能源使用创新科学理念的目标之一是提升人们对维护环境清洁的责任感,因为我相信我们绝不应该以技术进步和电力需求增长为借口,为破坏自然和污染气候辩护。如果我们为了达到技术无法企及的理想境界而毁坏家园、使其无法居住,那么明智的做法是忽视这些破坏性的技术进步,而不是去追求它们。尽管近年来,普通民众对使用新型清洁能源的兴趣日益浓厚,但政府缺乏严肃且合法的可再生能源使用计划,这一挑战阻碍了这一进程。然而,世界各地日益致力于提高清洁能源的生产效率,我希望我的重力发电厂理念也能得到进一步的关注和发展,成为一个利用强大而清洁的重力发电的创新环保方案。
◉ 发明技术描述:
在设计这个让环围绕自身进行连续不间断旋转运动的想法时,我运用了将环的轴线与离心力压力相结合的物理原理,并且由于环的速度矢量不断改变方向,旋转的环在向心力的作用下沿旋转中心方向加速。现在,如果环的外部环境通过在受控的旋转周期中改变其位置来对环的质量施加物理压力,那么这将导致我们的环在向心力的影响下继续运动到无穷大(假设摩擦系数为零)。这种旋转的例子可以在卫星绕地球的圆形轨道或垂直于均匀磁场运动的电子中看到,但是在像地球这样存在自然摩擦力的地方进行这种运动需要复杂的设计,因此我创建了一个方便简单的解决方案来克服摩擦力并继续这个重力发动机的无休止旋转。
正如本文末尾的视频所示,由于牛顿第二定律的影响,三个圆环都经历了指数级的旋转加速度,而牛顿第二定律又是由三个圆环各自质量的角加速度决定的。事实上,这种旋转速度的增加与物体角速度的变化是相同的角加速度。从物理定律的角度来看,一个圆环在另一个圆环内的连续旋转取决于各种物理因素,例如物体本身的质量以及构成其周围环境的结构。其中一个重要因素是考虑两个圆环的转动惯量及其相对位置,这有助于确定施加的物理力和扭矩如何影响内圆的旋转。这种旋转符合牛顿第二运动定律(F=ma),可以表示为Στ = Iα,其中Στ是扭矩之和,I是转动惯量,α是角加速度。
由于在物理学中,匀速圆周运动描述的是物体以恒定速度沿圆形路径行进的运动,因此我尝试通过将所有三个环连接到固定的轴承臂来使每个环的旋转轴在不同时间保持恒定的圆形路径。鉴于速度是一个矢量,取决于物体的质量、初始压强电荷的数量及其运动方向,因此为了获得渐进的加速度,我将这三个环的外旋转轴的尺寸设计为从小到大的顺序,以使速度逐渐变化并且角加速度增大,因为作用点与旋转轴的距离越大,扭矩就越大。由于扭矩是一种可以旋转环的力,因此这种向心加速度将随时间呈恒定趋势,并且在任何时候,加速度都会朝着这个重力发动机的旋转轴传递,因为它是由围绕三个环的向心力产生的,该向心力在运动方面也是恒定的并且指向旋转轴。
需要注意的是,如果环的重心定位不准确且未达到平衡,三个环各自的速度和加速度都有可能因位置偏离轴线而发生变化。因此,我们必须尽可能确保所有连接件,尤其是连接到发电机轴的轴承臂的平衡。连接件的紧密定位可防止环在高速下出现不必要的偏差,这种偏差是由环的持续旋转以及每个内环对外环产生的离心力高压造成的。环不平衡的唯一例外与位于其他环中心的第一个内环有关,我将在下文解释第一个环不平衡的物理原因。
基于热力学第一和第二定律的固有特性,即摩擦产生时温度与能量之间的关系,有必要注意补偿这种重力发动机的能量损失。因为随着环的连续旋转运动,热量的循环积分等于该重力发动机每个环的效率的循环积分。从长远来看,随着运动的持续,该发动机内部的能量平衡(宏观)可能会发生变化,导致扭矩从一个环传递到另一个环时产生极小的能量损失。另一方面,参与环连续旋转的各组分的奇异熵会随着时间的推移而增加,最终导致环旋转时产生少量的能量损失。这种发动机或许可以持续工作和旋转数小时而不会降低速度,但由于上述物理定律,随着时间的推移和自然摩擦力的作用,转速降低的可能性非常高,而且不可避免。
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虽然这种能量损失很小,但无论如何都必须消除重力马达平稳连续旋转的障碍,以确保环的连续旋转和重力马达的正常效率。在这方面,我采用了一种简单的解决方案来克服这种热力学障碍,即在连接到发电机的主轴齿轮上使用强大的低功率可充电驱动器,当环的转速由于自然摩擦力而降低时,它可以间歇性地充电以进行连续运动。除了在能量产生过程中定期控制转速的稳定性之外,这个小型驱动电机还执行旋转和初始运动连接到最大环的轴的重要任务,并由可充电电池为其供电。重力马达可以按照特定的时间间隔连续给该电池充电。
除了这个控制转速并在大外环中产生初始运动的驱动器之外,我还使用了另一个小型可充电电动机来产生最内环的初始运动及其快速旋转。事实上,这个环是这台重力发动机的心脏,它的旋转带动其他环持续不断地旋转。虽然重力发动机的心形环在外观上与其他环相似,但在动态结构方面,它与其他环有一个非常重要且关键的区别。这种区别受到牛顿运动定律和扭矩概念的影响,这意味着其他环的内部旋转轴正好位于环圆直径线穿过它的中心,因此其他环的轴线正好位于这条线的中点,而在心形环中,内部旋转轴并不正好位于环圆的中心,我故意让它与中心偏离了0.01英寸(0.0254厘米)。
心形环偏离中心的这种程度导致,如果我们以不到一秒的时间间隔向轴施加低压电荷,环将在 45 度旋转运动后回到其原始位置和静止点。现在,如果我们增加这个压力电荷,环将成功旋转 180 度,但会回到起点并再次静止。但是,如果我们使用电动机以更长时间和更强大的速度(例如 3000 RPM)继续初始压力电荷,并同时将心形环的旋转轴与轴向差 90 度的另一个环的旋转周期接合,那么心形环轴的不平衡就会变成加速的机械力和锤子,继续 360 度旋转并最终使环无限旋转,这就是利用地球引力使环持续旋转的神奇物理定律的关键。
为此,我使用了可充电电动机在心形环的外表面上长时间施加较高的初始压力。这种可充电执行器安装在水平千斤顶上,用手将千斤顶靠近心形环,然后将其橡胶垫圈放在环的外表面上。通过启动电动机,橡胶垫圈使心形环快速旋转。达到适当的速度(例如 3000 RPM)后,将电动机的橡胶垫圈从心形环表面移除,并使用手动液压千斤顶用手将其快速驱动回环的循环区域。连接到千斤顶的这种可充电电动机仅使用一次,用于初始启动旋转,在重力马达运行期间无需使用它。
该电动机完成其任务后,便应启动第二个驱动器,即连接到齿轮的电动机,以同时旋转所有三个环。初始旋转对于启动重力电动机至关重要。驱动齿轮与安装在电动机轴上的齿轮
在重力发动机运行过程中,如果外环转速因自然摩擦力而降至 3000 RPM 以下,智能千斤顶会重新调整电动机齿轮的转速,使其与外环轴连接,并在短暂的压力充电以补偿减速后,再次与轴断开。利用这种可充电驱动装置,我们可以确保重力发动机昼夜不停地旋转发电。正如本文图片所示,外环的主轴水平连接,直接连接到大型同步发电机,从而实现无能量损耗的发电。
建设利用清洁、强大的重力能发电厂,既可以帮助大幅减少世界各地的气体和化学污染物,又可以作为现代化的基础设施,加速国际社会的政策制定,鼓励更多国家使用可再生和环保资源。
与其他发明一样,该发明也具有进一步开发和优化的潜力,其商业化可以为减少环境恶化和增加电力生产做出重大贡献。
◉ 本视频动画创作者:Ali Pourahmad
◉ 本视频的音乐作曲家:Ali Pourahmad
◉ 叙述者:阿里·普拉哈迈德
◉ 语言:英语
◉ 字幕:无
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