преобразователь гравитационной энергии

Формула изобретения

Преобразователь гравитационной энергии, включающий в себя постоянный магнит, катушку с обмоткой, установленную на неподвижном основании и расположенную в зоне притяжения верхнего полюса постоянного магнита, подвижный магнитный сердечник, размещенный соосно внутри катушки и изготовленный из материала с заданной точкой Кюри, выпрямитель электрического напряжения, входы которого соединены с выходами катушки, а выходы - с термоэлектрической цепью на эффекте Пельтье, горячий спай которой соединен с верхним полюсом постоянного магнита, а холодный спай - с неподвижным основанием катушки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергомашиностроительной отрасли и может быть использовано для преобразования гравитационной энергии в электрическую.

Известны аналоги изобретения. В частности, известен "Способ комплексного преобразования гравитационной, гидростатической и тепловой энергии в механическую энергию вращения и устройство для его осуществления" (см. патент РФ № 2054580, кл. F03G 7/06), который требует, кроме гравитационной энергии, дополнительно использовать гидростатическую энергию, и преобразует гравитационную энергию только в механическую энергию вращения.

Известен «Гравитационный источник энергии» (см. патент РФ № 2120059, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и требует для своей работы дополнительно наличие текучей среды.

Известен «Двигатель» (см. патент РФ № 2130130, кл. F03G 3/00), который позволяет повысить эффективность преобразования гравитационной энергии только в механическую.

Известен «Двухфазный гравитационный двигатель» (см. патент РФ № 2102632, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и предназначен для преобразования энергии тепла в механическую энергию.

Известен «Гравитационный аккумулятор» (см. патент РФ № 2263818, кл. F03G 3/00), который имеет довольно сложное устройство и предназначен для использования в качестве вторичного источника энергоснабжения, например в агрегате с генерирующими установками, использующими альтернативные источники энергии: солнца, ветра, морских волн.

По совокупности признаков в качестве аналога, наиболее близкого к изобретению, заявителю найти подходящего не удалось.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является существенное упрощение конструкции и отказ от использования элементов, нарушающих экологию.

Сущность изобретения заключается в преобразовании гравитационной энергии в другой вид, более доступный и удобный для использования, а именно: в электрическую энергию. При этом достигается технический результат, который заключается в упрощении конструкции, улучшении экологических условий и экономии невосполнимых энергетических ресурсов.

Достигается такой технический результат за счет использования взаимодействия гравитационной энергии, проявляющейся в ускорении свободного падения магнитного сердечника, сочетания магнитных свойств постоянного магнита, магнитного сердечника и катушки с обмоткой, а также выполнения термоэлектрических условий обеспечения этого взаимодействия.

Преобразователь содержит постоянный магнит, катушку с обмоткой, установленную на неподвижном основании и расположенную в зоне притяжения верхнего полюса постоянного магнита, и подвижного магнитного сердечника, размещенного соосно внутри каркаса катушки, из материала с заданной температурной точкой Кюри. Выводы обмотки катушки соединены со входами выпрямителя электрического напряжения. Выходы выпрямителя соединены с термоэлектрической цепью, которая работает с использованием эффекта Пельтье, при этом горячий спай этой цепи соединен с верхним полюсом постоянного магнита и нагревает его до температуры выше точки Кюри, а холодный спай соединен с неподвижным основанием катушки и охлаждает его до температуры ниже точки Кюри. С выводов катушки производится съем электрической энергии.

Известно, что под точкой (температурой) Кюри понимается точка на кривой фазовых переходов 2-го рода, связанных с возникновением (или разрушением) упорядоченного состояния в твердых телах при изменении температуры (см., например, Байбуртский Ф.С., Налетова В.А., Турков В.А. Получение ферритов, обладающих низкой точкой магнито-фазового перехода (точкой Кюри). http://magneticliquid.narod.ru/autority/005.htm). Технология получения магнитных материалов с достаточно низкой точкой Кюри (в диапазоне 110-500°С) также известна (см., например, http://www.4455. ru/exactscience/18444.htm. Таблица 3).

Таким образом, имеются и производятся в промышленных масштабах магнитные материалы, которые теряют свои магнитные свойства при нагревании их выше точки Кюри и восстанавливают свои магнитные свойства при охлаждении их при температуре ниже точки Кюри. Именно такой материал в изобретении предлагается использовать в качестве материала подвижного сердечника. В качестве материала для постоянного магнита используется материалы, обладающие высокой коэрцитивной силой.

На рис.1 изображено заявляемое устройство. Постоянный магнит 1 неподвижен и находится в вертикальном положении. Каркас катушки 2 с обмоткой выполнен из материала с малой теплопроводностью и укреплен на неподвижном основании 3. С выводов 7 катушки 2 производится съем электрической энергии. Кроме того, эти выводы 7 соединены со входами выпрямителя 5. Выходы выпрямителя 5 соединены с термоэлектрической цепью 6, горячий спай которой соединен с верхним полюсом постоянного магнита 1 и является его нагревателем, а холодный спай соединен с неподвижным основанием 3 катушки, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, и является его охладителем.

Устройство работает следующим образом.

Полярности постоянного магнита 1 и подвижного магнитного сердечника 4 выбраны таким образом, что в исходном состоянии сердечник 4 притянут к верхнему полюсу постоянного магнита 1.

Для запуска устройства в действие необходимо нагреть верхний полюс постоянного магнита 1 до температуры, превышающей точку Кюри материала, из которого изготовлен подвижный сердечник 4. При этом можно использовать различные средства: от подручных - типа газовой горелки, до высокоомного нагревателя, питающегося от аккумулятора (не показан), а также временного (стартового) подключения аккумулятора к выходу выпрямителя 5 с целью разогрева верхнего полюса постоянного магнита 1 горячим спаем термоэлектрической цепи 6.

В процессе этого нагревания подвижный сердечник 4, притянутый к верхнему полюсу постоянного магнита 1, нагревается до температуры, превышающей точку Кюри материала, из которого изготовлен подвижный сердечник 4, и теряет свои магнитные свойства, превращаясь тем самым в тело, подверженное только ускорению свободного падения, вызванному силами гравитационного поля.

Падая вниз, подвижный сердечник 4 охлаждается, и температура его опускается ниже точки Кюри. Этому способствует охлаждение неподвижного основания 3 катушки 2. Ниже точки Кюри в подвижном сердечнике 4 восстанавливаются магнитные свойства его материала.

Под действием сил магнитного притяжения подвижный сердечник 4 движется вверх, достигая верхнего нагретого верхнего полюса постоянного магнита 1, после чего аналогичный цикл повторяется.

При движении вверх подвижный сердечник 4 проходит сквозь витки обмотки катушки 2. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея при движении магнитного сердечника вверх в витках катушки 2 возникает электродвижущая сила, пропорциональная числу витков катушки 2 и изменению магнитного потока через каждый виток, которая и является источником электрической энергии 7 на выходе преобразователя.

Часть этой электрической энергии отбирается выпрямителем электрического напряжения 5 для питания термоэлектрической цепи 6. В частности, в качестве термопреобразователей термоэлектрической цепи 6 могут быть использованы термопары, т.е. спаи двух разнородных металлов или сплавов, образующих замкнутую электрическую цепь, у которых возникает разность температуры спаев при протекании через них электрического тока в одном из направлений (эффект Пельтье). Горячий спай соединен с верхним полюсом постоянного магнита 1 для его постоянного подогрева, а холодный спай соединен с неподвижным основанием 3 катушки 2 для его постоянного охлаждения. Кроме термопар для этой цели могут быть использованы p-n- и n-p-переходы полупроводниковых приборов или их наборы.

Таким образом, устройство работает в циклическом режиме, притягивая силами магнитного взаимодействия подвижный сердечник 4 к верхнему полюсу постоянного магнита 1, а при нагревании материала подвижного сердечника 4 выше температурной точки Кюри - падая на неподвижное основание 3 катушки 2 и при этом охлаждаясь ниже точки Кюри. Затем цикл повторяется.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемого изобретения, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.