◉ 简介和目标:
物理学中存在着许多不同的思想和定律,它们构成了其他科学的基本支柱。但我们能否将经验定律视为世界现象发生的绝对真理和现实呢?绝对不行!这是因为,当前物理学的经验定律仅仅是人类可及的观察和实验的结果,而非对未知世界结构的权威性观察和实验。换句话说,在科学的框架内,人类的经验只能被解释为科学理论,用来解释世界上可及和可测试的部分自然事件,而非整个宇宙。
关注这个问题非常重要,因为我们知道还有很多发现和发明可以带来新的经验,补充现有的科学或进入其他新的科学领域。物理理论是概念、定义和原理的心理组合,它仅仅为现实世界中可触及的部分建立数学模型。每一项发明,作为一种科学理论,都仅仅是基于现实世界中各种物理实验的数学模型,它除了具有与经验科学足够的兼容性、模型内部结构的连贯性、与科学定律的兼容性以及概念的简单性等强大特性之外,还必须具有优化和改进其内部结构的能力,因为如前所述,经验科学的定律总是有可能随着观察和实验范围的变化和扩展而改变。
延续之前的思路,我再次运用自然界的基本力,构思建造重力引擎V。基本力包括四种已知的力:引力、电磁力、强核力和弱核力,它们解释了世界上可观测现象的成因。在这四种力中,重力被认为是用于能源生产的最清洁、最安全的力之一。显然,在利用重力生产清洁能源领域出现的科学理念和发明越多,在其他领域获得新发现的机会就越多,因为毫无疑问,随着创新的不断推进,改进和扩展科学成果的可能性将会增加。因此,基于这种思考,我萌生了建造第五台重力引擎的想法,该引擎基于组合物理定律,采用多种复杂结构,并借鉴各种静态和动态系统。
重力发动机 V 的关键点之一是四个组合机械系统之间的扭矩差异,以及动力从每个系统到下一个系统直至发电机变速箱的传输过程,本文的技术说明部分对此进行了详细说明。根据本文末尾的视频,大量"物理模拟器"测试的结果证明了重力发动机 V 在利用重力和组合物理运动发电方面拥有足够的能力。在该模拟中,摩擦力、物体质量、9.8 米/平方秒 (m/s²) 的重力加速度以及其他自然和物理因素均已通过计算机精确计算。换句话说,这种复杂的组合结构利用重力的性能完全基于物理计算,并且完全有可能大规模实现。
我致力于创造各种富有创意的清洁能源科学理念,其主要目标之一是倡导一种维护环境清洁和人类健康的责任文化。全球社会对使用新型清洁能源的兴趣和关注从未足够,因此仍然需要有针对性的可再生能源综合利用计划。我希望这个项目也能被考虑并进一步发展,成为一个利用强大而清洁的重力发电的创新环保理念。
◉ 发明技术描述:
重力发动机V的结构是由四个机械系统组合而成,它们将扭矩从不同的物理状态相互转换,最终在最终阶段产生持续强大的力量,推动发电机轴旋转。这四个系统包括:配备两个动态杠杆的机械跷跷板系统、将跷跷板杠杆顺时针和逆时针力产生的扭矩转换为360度交变扭矩的系统、将360度扭矩传输至混合变速箱的系统,以及使悬挂在与发电机相连的齿轮斜臂上的重物交替旋转的系统。需要注意的是,尽管这四个机械系统的物理性能各不相同,但在组合系统中,每个系统产生的扭矩都能够传递到下一个系统。
根据本文附图,重力引擎 V 由各种机械部件组成,这些部件以切向和相对的圆弧形式安装在轴线上,并围绕圆心旋转。采用这种圆形设计的原因在于,由于每个系统产生的扭矩类型各不相同,因此可以轻松且无损地将扭矩从每个系统传输到下一个系统(机械子组件)。因此,为了实现最大扭矩功率的结合,我尝试为重力引擎 V 设计一种灵活且无功率损耗的方案。首先,我们来看看重力引擎 V 外环的动态细节,即使用"运动物理学中两个独立杠杆"的跷跷板机械系统。
在跷跷板物理学的数学概念中,我们面临的是顺时针扭矩和逆时针扭矩。换句话说,当作用在跷跷板上的力的合力为零,且顺时针扭矩等于逆时针扭矩时,跷跷板处于平衡状态。显然,在这种情况下,跷跷板不会上下运动。另一方面,如果扭矩的这种相等变为不等,那么跷跷板将朝着最大合力的方向改变状态,但产生的净扭矩只会随着合力的变化而发生一次,并且不具有运动周期性。为了使扭矩变化具有周期性,我设计了两个独立的轴,使两个杠杆(以垂直反向运动)绕轴旋转 38 度。
第一个杠杆具有纵向甲板,该甲板与其中心的旋转轴相连。第一个杠杆的末端配备有12个重物和一个旋转臂,以将产生的扭矩传递到下一个系统。第一个杠杆的起始端连接到第二个杠杆的旋转轴。第二个杠杆负责执行反向物理运动,从而在跷跷板中产生周期性周期。配备悬挂活塞(悬挂重物)的液压系统安装在第二个杠杆的甲板上,该液压系统由弹簧底盘从两侧施加排斥运动。悬挂活塞根据顺时针扭矩的比例被拉向中心轴,并根据逆时针扭矩被拉离中心轴。悬挂活塞运动的这种变化,加上弹簧底盘施加的动能跳跃,导致该系统的两个杠杆不断上下移动。
该系统运行的关键在于施加在两个杠杆两侧的重量,必须精确计算,这意味着施加在杠杆两侧的力的合力既不相等,绕枢轴点的顺时针力的扭矩也不等于绕同一枢轴点的逆时针力的扭矩。为了防止系统中的扭矩相等,悬挂的活塞在顺时针和逆时针扭矩中起着"制造变化"的作用。第二个杠杆分为五个独立但相互连接的部分。所有五个部分都具有相同的功能和相同的机械系统(5个弹簧活塞配重),它们使该系统杠杆两侧的质量相等(不包括弹簧活塞配重的质量)。换句话说,这 5 个相互连接的部件对第二个杠杆施加的重量等于第一个杠杆末端的 12 个悬挂重物的重量,同时,往复活塞通过其往复运动执行破坏重量平衡的必要操作(产生净扭矩的连续变化)。
◉ 点击下方任意图片即可放大:
通过分析跷跷板运动中力和力矩合力的数学方程,我们可以得出这样的结论:通过改变力的作用点和旋转点之间的距离,我们可以在跷跷板的物理原理中创建一个运动循环。换句话说,通过将顺时针和逆时针力的力矩之和以周期性的方式(增大和减小)围绕旋转轴旋转,我们可以实现一个运动循环。由于力的力矩是矢量,而旋转方向取决于力的方向,因此通过增加升力(顺时针力矩),然后减小升力并增加逆时针力矩,就可以在跷跷板的物理原理中创建一个连续且交替的上下循环。这是重力引擎V发明中用于创建连续运动循环的动态技巧和关键点。
正如本文末尾的视频所示,机械摇臂系统将通过扭矩转换系统中的Barell凸轮轴产生的扭矩,将摇臂杆的顺时针和逆时针力转换为360度交变扭矩。遵循从先前系统继承的物理原理,Barell凸轮轴在该系统中沿直线和垂直轴进行往复运动。当该杆被放置在Barell凸轮轴的螺旋槽中时,会引起360度连续旋转。产生的扭矩通过位于连接到Barell凸轮轴的齿轮上的链带传输到连接到变速箱的小齿轮。实际上,这个小齿轮就是将系统一和系统二产生的力机械地传输到系统三的齿轮。
在设计三号系统(即斜臂上悬挂重物交替旋转的机械系统)时,我运用了该系统物理学中的坡度、摩擦力和重力定律。这意味着我们可以通过增加物体的质量和倾斜角度来实现重力作用下的滑动运动。现在,这种运动需要复杂的悬浮设计,以便将物体与表面之间的摩擦力转化为绕轴的连续旋转。为了实现这一目标,我设计了两个液压旋转盘(连接到变速箱)作为该系统的悬浮表面。第一个旋转盘上有一个圆柱形的重物支撑手柄(罐形),用于增强重物在倾斜表面上的悬浮力;第二个旋转盘上有一个加速器支撑手柄,用于提供阻力来旋转旋转盘。由于在倾斜表面上,驱动力向前移动,阻力向上移动,因此倾斜表面本身具有改变力的方向的特性,这一物理原理使得两个旋转盘由于其动态悬浮特性而继续绕轴线旋转。
这些圆柱形重物(罐子)安装在悬挂的斜坡上,末端(连接面下方)有一排轮子,以交替增加重物对重力拉力的阻力,因为安装在斜坡下方的轮子会导致每个圆柱形重物在悬挂位置被向下拉。为了防止圆柱形重物和其下方的斜坡掉落,在第二个圆盘支架手柄前方安装了一个加速器(屏障),以便圆柱形重物撞击到它之后停止。碰撞产生的力量使重物和加速器向前移动,因为圆柱形重物的斜面和加速器都位于旋转的圆盘上,这是三维系统中快速旋转运动的关键。
为了将机械系统一至三产生的加速度和扭矩提升到更高的水平,八个系统以独立的圆弧形式安装在以发电机为中心的圆周外轴上。这八个系统各自包含三个扭矩传输系统,最终将组合变速箱产生的总力传输到位于重力发动机V中心的第四个机械系统。在第四系统中,有两个连接到两个旋转圆盘的齿轮、来自系统一和系统二的八个小扭矩传输齿轮,以及一个用于将总净扭矩传输到发电机轴的中心轴。在使用重力发动机5的发电厂设计中,垂直同步发电机被视为电能产生装置。
建造利用清洁、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,又可以作为一项大型基础设施,加速政策制定,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
与重力发电相关的文章: