Читать онлайн «Новые источники энергии». Страница 26

К возможности получения энергии за счет электростатических взаимодействий относится также и эффект Фарадея – Сумото, который открыл Майкл Фарадей в 1836 году. Схема эффекта показана на рис. 73. Суть эффекта состоит в поднятии уровня диэлектрической жидкости, помещенной между пластинами конденсатора при подаче на них высокой разности потенциалов. Эти силы зависят от квадрата приложенного к пластинам напряжения.

Рис. 73. Эффект Фарадея – Сумото

В 1955 году, данное явление подробно изучал японский физик Сумото. При высоких напряжениях, хотя через диэлектрик нет токов проводимости, и потребляемая мощность минимальна, диэлектрическая жидкость нагревается, фонтанирует и кипит. Эти процессы хорошо известны, и также могут найти свое применение в высокоэффективных нагревателях. Данное явление не имеет отношения к нагреву диэлектрика при пропускании через него переменного тока.

Интересный вариант использования потенциального электрического поля для совершения работы предложил в 1927 году Томас Таунсенд Браун (T.T.Brown), который занимался исследованиями по электрогравитации. Он обнаружил активную (нереактивную) силу, действующую в любой паре отрицательно и положительно заряженных тел (электродов конденсатора), и направленную в сторону положительного электрода конденсатора. Возникновение данной силы было обнаружено в конденсаторах с абсолютно одинаковыми электродами, или в паре разноименно заряженных одинаковых шаров. Браун полагал, что электрическое взаимодействие не является симметричным: отрицательно заряженное тело сильнее притягивается к положительно заряженному телу, чем положительное к отрицательному. Возникает разность сил, то есть, некомпенсированная активная действующая (движущая) сила.

Браун показал, что увеличить силу, действующую на устройство в целом, можно за счет асимметрии формы и поверхности электродов, а также путем создания градиента свойств диэлектрика. Асимметричные конденсаторы Брауна разрабатывались для создания движителей летательных аппаратов нового типа, но в английском патенте № 300,311 от 15 августа 1927 года, «Устройство для производства силы или движения при помощи электродов», Браун описывает идею установки «движущих конденсаторов» на ротор электрогенератора, для создания крутящего момента на валу. Конечно, токи утечки придется восполнять, но, по мнению Брауна, эффективность такого генератора будет более тысячи процентов, рис. 74.

Рис. 74. Рисунок из патента UK № 300,311 автор T.T. Brown

До знакомства с работами Брауна, мной были предложены похожие устройства для создания активной движущей силы. Первые эксперименты были проведены в моей домашней лаборатории в 1991–1992 годах. На рис. 75 показаны варианты конденсатора Фролова. Схема слева вверху – наиболее старая, из публикации в журнале New Energy News, США, май 1994.

Рис. 75. Конденсатор Фролова. Асимметрия взаимодействия заряженных тел

Вариант с цилиндрическим разделительным диэлектриком, известен как «шапка Фролова», в английской литературе «Frolov’s Hat».

Предположим, что элементы конструкции (пластины) заряжены разноименно. Возникают силы электростатического притяжения. Сумма сил F12, действующих на вертикальный заряженный элемент, при векторном суммировании, равна нулю. Сумма сил F21, действующих на пластину – основание, не равна нулю. Таким образом, создаются условия для создания активной (нереактивной) движущей силы. При конструировании таких устройств, необходимо учесть, что эти силы всегда перпендикулярны заряженной поверхности.

Ошибочно полагать, что элементы конструкции – это металлические электроды, как у Брауна. Пластины и другие элементы в предлагаемой конструкции не являются металлическими, это заряженные диэлектрики или электреты. Металлические элементы, в такой конструкции, тоже дают некоторые силовые эффекты, но с них быстро стекают заряды. Электреты в данной конструкции позволят получать силу без затрат тока и мощности от первичного источника, пока они сохраняют свой заряд. В примитивных экспериментах, эта сила небольшая. Теоретически, она не ограничена ничем, а также не требует наличия токов и потребления мощности от первичного источника питания.

На рис. 76 показан вариант расположения множества элементов, для миниатюризации конструкции. При уменьшении размеров, те же самые силы взаимодействия можно получать при более низкой разности потенциалов. Это улучшает эффективность, так как снижаются потери на токи утечки. Отметим, что устройства, показанные на рис. 75 и рис. 76, создают движущие силы как при разноименно заряженных элементах, так и при одноименно заряженных элементах. Разумеется, направление суммарной действующей силы, для двух различных случаев, будет разное (вверх или вниз).

Рис. 76. Несколько элементов в конденсаторе Фролова

В Природе, встречается сочетание статического электричества и удивительных аэродинамических качеств, например, у бабочек, пчел, шмелей и т. п. Кстати, материал, из которого сделана их конструкция, не имеет металлических элементов, а является диэлектриком, и обладает электретными свойствами. Электрический заряд на поверхности «живого диэлектрика», в данном случае, обусловлен трением движущихся частей, и движением воздуха, создаваемого крыльями.

Вернемся к идее Брауна. Задача решается не только за счет геометрической асимметрии элементов конструкции. Сила, как писал Браун, действует «в сторону большей интенсивности силовых линий электрического поля».

Рис 77. Рисунок из патента Брауна № 3187206

В его более поздних патентах, US Patent № 3187206, 1965 год, есть упоминание о том, что движущую силу можно получить за счет асимметрии электродов, а также, как писал Браун, «за счет прогрессивно изменяющийся диэлектрической проницаемости материала, находящегося между электродами». Он также отметил возможность использования градиента электрической проводимости и полупроводниковых материалов, но эти методы создания движущей силы более энергозатратные, чем электростатика.

Метод, основанный на градиенте свойств диэлектрика, представляется мне более перспективным, чем геометрическая асимметрия. Рассмотрим данный вопрос подробнее. В курсе теории диэлектриков, есть интересное замечание о силе, действующей на частицы вещества, находящихся на границе раздела двух диэлектриков, имеющих различную диэлектрическую проницаемость.

Рис. 78. Граница раздела двух сред с разной диэлектрической проницаемостью

На частицу, находящуюся в области градиента электрического поля, действует сила, направленная в сторону диэлектрика с меньшей величиной диэлектрической проницаемости. Эта сила всегда «направлена по нормали к поверхности раздела диэлектриков», как пишет Б.М. Тареев, «Физика диэлектрических материалов», стр. 196, Учебное пособие для ВУЗов, Москва, Энергоиздат, 1982 г. Учитывая это важное замечание по поводу нормального направления вектора силы, можно конструировать силовые установки активного (нереактивного) типа, в которых создается ненулевой суммарный вектор действующих электрических сил, для применения в энергетике, и развития эффективных аэрокосмических технологий.

На рис. 79 показан вариант предлагаемой конструкции, в которой выпуклая поверхность движущего элемента покрыта таким градиентным диэлектриком.

Рис. 79. Элемент активного движителя с градиентным диэлектриком

Технологическая задача создания многослойного диэлектрика или материала с градиентом диэлектрической проницаемости достаточно сложная, но перспективная для применения в энергетике и оборонной промышленности. Такие материалы, по моим расчетам, могут обеспечить активные действующие силы величиной около тонны на квадратный метр, при напряженности электрического поля около 10 киловольт. При уменьшении размеров элементов, рабочее напряжение можно понизить, чтобы непосредственно использовать первичный источник 12 Вольт, создавая такую же величину силы, как и для высоковольтных конструкций. Технически представляется возможным достичь и таких маленьких размеров элементов, при которых рабочее напряжение будет достаточным для работы на уровне 1–2 Вольта, поскольку требуемое напряжение зависит от размеров элементов конструкции.

Повторю, что, в данной конструкции, токов проводимости для создания активной (нереактивной) действующей силы не требуется. С такими материалами можно не только электрогенератор вращать (без затрат энергии от первичного источника), но и летать в космос, причем, вывод грузов на любую орбиту будет иметь себестоимость в десятки раз ниже, чем сегодня.

Представьте себе пассажирский самолет, не требующий топлива, с первичным источником энергии в виде обычного аккумулятора, и неограниченной дальностью перелета, и предположите прибыль авиакомпаний, даже при снижении цен на авиабилеты. Перспективы интересные! Другой вариант: боевой истребитель без топлива, способный выполнять любые задачи, без ограничений по дальности и времени полета. Аналоги: танки и суда ВМФ, включая подлодки.