![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
17.12.2006 12:55
В то время как авиапроизводители стараются повысить экономичность своих самолетов, инженер Роберт Хант работает над созданием летательного аппарата, который вообще не будет расходовать никакого топлива. Его самолет сможет летать только за счет взаимодействия подъемной силы с силой притяжение – так же, как это делают аэростаты и планеры.
Сама идея длительного полета без использования топлива выглядит несколько фантастично, не говоря уже о создании аппарата, способного осуществлять таким образом коммерческие авиаперевозки. Легкие планеры могут находиться в воздухе практически неограниченное время, используя для этого восходящие воздушные потоки. Однако дальний перелет между двумя определенными пунктами является для них очень сложной задачей, требующей от пилота изрядного мастерства и определенной доли везения. Да и запуск подобных устройств сопряжен с определенными трудностями: чтобы оторваться от земли, планерам требуется либо крутой высокий склон, либо специальное разгоняющее устройство, например, лебедка или автомобиль. Зато если оснастить планер двигателем, получится самолет, лишенный этих критических недостатков. Поднимать грузы в воздух с нулевыми энергозатратами умеют аэростаты, но, в отличие от планеров, они неспособны двигаться против ветра. Чтобы использовать аэростат в качестве транспортного средства, придется добавить к нему двигатель, получив дирижабль.
А что если скрестить планер и аэростат? Именно эта идея легла в основу концепции «гравитационного самолета», которую разрабатывает инженер Роберт Д. Хант (Robert D. Hunt) из компании Hunt Aviation. Как утверждает изобретатель, его аппарат сможет совершать полеты, используя в качестве источника энергии силу земного притяжения: никаких лопастей и реактивных турбин!
Проектируемый «гравилет» представляет собой конструкцию из двух массивных баллонов вытянутой формы, соединенных между собой треугольным монокрылом и хвостовым стабилизатором. К краям монокрыла крепятся длинные крылья, способные складываться вдоль корпуса для перехода в режим пикирования. Баллоны наполнены гелием, в результате чего самолет становится менее плотным, чем окружающий его воздух, по сути, превращаясь в аэростат. При этом возникает подъемная сила, порождаемая чисто гравитационными эффектами. Давление среды компенсирует вес аппарата и начинает выталкивать его наверх. Вместо того, чтобы закачивать в резервуары гелий, можно, напротив, откачивать из них воздух, создавая внутри искусственный вакуум. Этот метод позволяет достичь большей подъемной силы, однако он гораздо сложнее с технической точки зрения: оболочка баллонов должна быть очень крепкой, иначе давление атмосферы ее просто раздавит. Роберт Хант предполагает использовать смешанную схему – вакуум создается в твердых и прочных ячейках, которые помещаются внутрь мягкой оболочки, наполненной летучим газом. Подобная компоновка позволит достичь некоторого компромисса между подъемной силой вакуума и технологической простотой резервуара с газом.
Поднявшись на необходимую высоту, самолет заполняет баллоны забортным воздухом, становясь более плотным, нежели окружающая его атмосфера. В результате он начинает падать под действием все той же гравитации. Вначале снижение происходит в режиме пикирования, со сложенными крыльями – это необходимо для того, чтобы самолет мог набрать некоторую скорость, позволяющую ему меньше зависеть от направления воздушных потоков. Завершив разгон, аппарат раскладывает крылья и переходит к горизонтальному планирующему полету в нужном направлении. В качестве маневровых двигателей используются реверсивные ветряные турбины, расположенные на концах крыльев. Они же работают как генераторы, заряжающие аккумуляторные батареи.
Концепция выглядит красиво и многообещающе, однако она упирается в довольно значительные технологические трудности. Чтобы вакуумно-газовые резервуары могли компенсировать вес аппарата при взлете, он должен быть очень легким. В то же время, конструкция должна обладать необходимой прочностью для того, чтобы выдержать нагрузки, возникающие при пикировании и планировании. По мнению Роберта Ханта, современные композитные материалы вполне позволяют достичь приемлемых показателей по соотношению прочности и веса. Согласно его расчетам, «гравилеты» смогут подниматься на высоту до 30 км, неся на борту до 1000 тонн полезного груза. И все это без использования дорогостоящего и загрязняющего окружающую среду топлива.
На веб-сайте компании Hunt Aviation можно посмотреть видеоролик, подробно объясняющий концепцию «гравилета» (приготовьтесь выслушать заодно и очень скучное музыкальное сопровождение).
Взято отсюда.
***
Добавлю от себя, что настоящий автор идеи - Герберт Уэллс. У него есть рассказ под названием "Филмер". Лично я пытался получить патент на похожую штуку. Патента мне не дали (видимо из-за похожести на "вечный двигатель" - такие вещи не патентуют "из прынцыпа"). Но заявка с печатью сохранилась. Проблемой является, где найти "бабло" на постройку - экспериментальный образец будет стоить от $3.000.000. В любом случае речь идет о сумме с шестью нулями - некоторые компоненты очень дорогие. В сарае я его не сделаю. Причем мой проект не потребует таких супертехнологий, как у Ханта.
Собственно говоря, мой проект - и есть в некотором роде "вечный двигатель" как и проект Ханта. Что такое гравитация, наука не знает до сих пор. Совпадение гравитационной и инерционной масс воспринимаются как приятный сюрприз.
Приведу пример. Висит вертолет над землей и крутит пропеллером. С точки зрения физики он не выполняет никакой работы. (Он не двигается; A=F*S). В технике считают не так; там умножают мощность на время работы (и правильно делают:)). Потому что если вертолет выключит двигатели, он окажется на земле (мягкая будет посадка или жесткая - не суть важно). Значит, он все - таки совершает полезную работу по поддержанию себя в воздухе. Гелиевый дирижабль может проделывать то же, что и вертолет без затрат горючего. Работа тоже совершается (выпусти газ и дирижабль - на земле).
Для совершения работы не обязательно расходовать энергию. Работа - это не расход энергии, а энергообмен. Работу против сил гравитации совершает даже стол, на котором стоит гиря. А=P*t. Р-мощность гравитационного поля. Сломай стол - и гиря на полу. Надо только знать, как эту работу "добыть". Хант знает, как, я знаю еще два варианта. Я считаю, что мои варианты лучше, т.к. они могут работать и без гравитации. В чем они заключаются, скажу, когда будет патент или контракт. Самый гениальный изобретатель в истории дожен быть и самым богатым:) (мне плиз таблетку от жадности, только побольше, побольше!).
Между прочим:
1 Юпитер и Сатурн излучают в пространство больше энергии, чем получают от Солнца. Ученые не понимают, как такое может быть. Ядерных реакций там, вроде, нет.
2 Астрономы говорят, что Вселенная не просто расширяется - она еще и ускоряеся. Чем не "вечный двигатель"?
Upd. Довольно забавно наблюдать, когда мне начинают объяснять, что это тепловая машина. Причем вроде технически грамотные (с виду) люди. Такие люди искренне считают, что все, кто утверждает о возможности вечного двигателя - полные лохи в физике. Самое смешное, что эти люди сами не понимают, что такое тепловая машина и почему ее кпд не может быть выше 100%. А вот если аппарат Ханта рассматривать как тепловую машину, то кпд может быть выше 100%, потому что это - сравнение члена с пальцем (пардон за мой французский). Подъемная сила, а за ней и работа архимедовой силы не имеет прямой связи с работой по сжижению гелия, но это отказываются понимать.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2009-05-23 04:22 am (UTC)From:no subject
Date: 2009-05-23 09:37 pm (UTC)From:no subject
Date: 2009-05-24 08:11 am (UTC)From:1. сжижение газа плотностью ρ1 на высоте h1 при атм. давлении P1 и температуре T.
2. снижение аппарата до высоты h0 < h1
3. испарение газа на высоте h0 при атм.давлении P0 > P1 и температуре T
4. дальнейшее уменьшение плотности газа до появления положительной плавучести, достаточной для достижения высоты h1 (т.е. до плотности равной или меньшей плотности атмосферы на высоте h1)
Не забудьте замкнуть цикл по всем параметрам: высоте, температуре, объёму, давлению и проч.
Ну и?
Пишем:
1 Затраты на сжижение - те же, что и на нагревание до температуры кипения A=Q=mсΔТ, с - удельная теплоемкость.
2 A=mgh
3 A=Q=mсΔТ (масса и теплоемкость газа у нас ведь не меняется, или я неправ?) Для простоты, предположим, что газ не обменивается теплом с атмосферой. Перепады атмосферного давления не играют никакой роли, если сжиженный газ - в баллоне. Давление несущего газа тоже может быть больше атмосферного - на дирижаблях это обычная картина.
4 ?
В упор не вижу, почему mgh не может быть больше, чем mсΔТ.
no subject
Date: 2009-05-24 08:40 am (UTC)From:2. Верно.
3. Теперь, когда мы опустились на высоту h0 где давление P0, температура кипения стала Tp0 > Tp1. Так что, ΔT у нас теперь больше, чем в п.1. Соответственно и работа больше. Разница - это и есть работа в п.2.
4. Что именно вызывает вопрос?
no subject
Date: 2009-05-24 08:49 am (UTC)From:4 Дальнейшее уменьшение плотности газа. Собственно, 4й такт - это просто аэростатический подъем.
no subject
Date: 2009-05-24 09:42 am (UTC)From:4. Этот пункт введён, чтобы подчеркнуть: после испарения газа вам ещё придётся дополнительно нагреть его до температуры, при которой плотность уменьшится настолько, что появится положительная плавучесть. Разница плотностей должна быть такой, чтобы обеспечить подъём массы m на высоту h. Т.е. нужно не просто нагреть газ, но и перегреть его - так, чтобы обеспечить нулевую плавучесть на высоте h1. Тогда цикл замкнётся.
NB. Думаю, вам было бы легче разобраться, если бы вы рассматривали только газ, без сжижения, не отвлекаясь на скрытую теплоту парообразования и прочие факторы.
no subject
Date: 2009-05-24 10:45 am (UTC)From:no subject
Date: 2009-05-24 12:13 pm (UTC)From:no subject
Date: 2009-05-24 12:06 pm (UTC)From:а) охлаждение до температуры конденсации
б) сжижение
в) охлаждение до стабильно-жидкого состояния
Что происходит при испарении?
в) нагревание до температуры кипения
б) кипение
а) нагрев до стабильно-газообразного состояния
Одинаковыми буквами обозначены процессы, которые сводят энергобаланс друг с другом в ноль (ну, или почти в ноль) - сколько энергии потребляется в одном процессе, столько же выделяется в "пАрном". Все это, конечно, можно утилизировать (парные процессы друг для друга, не выпускать энергию в атмосферу, а как-нибудь аккумулировать), но это не обязательно.
4 Положительная плавучесть конкретно у гелия появится практически сразу после перехода в газообразное состояние. Он поднимет аппарат даже если будет холоднее забортного воздуха.
no subject
Date: 2009-05-24 08:40 pm (UTC)From:4. Вовсе нет. Чтобы гелий смог обеспечить хотя бы нулевую плавучесть, он должен вытеснить тяжёлый атмосферный воздух в достаточном объёме. Чтобы вытеснить атмосферу, газовая фаза гелия должна иметь давление, не меньшее атмосферного (иначе газ даже не испарится (http://en.wikipedia.org/wiki/Partial_pressure#Vapor_pressure)). А давление и объём однозначно связаны с температурой законом состояния газов (http://en.wikipedia.org/wiki/Gas_laws): PV = nRT.
Теперь считаем. Здесь P = P0 = const; а требуемый объём гелия - V0 = m/ρ0 (условие нулевой плавучести, т.е. равенства силы Архимеда и веса аппарата). Требуемая температура нагрева - T = P*V/nR = P0*m/(ρ0*nR). Как видно, требуемая температура гелия однозначно определяется атмосферным давлением и плотностью воздуха на высоте h0. Работа по расширению гелия равна A = P*V = P0*m/ρ0.
А ведь ещё надо всплыть, т.е. нагреть газ до достижения им плотности ρ1. Требуемая температура газа становится T = P0*m/(ρ1*nR) - помним, что нагреваем при давлении P0, но до плотности ρ1 на высоте h1. Работа A0 = P0*m/ρ1.
А когда будем опускаться, нужно будет охлаждать газ при давлении P1 до температуры T = P1*m/(ρ0*nR), чтобы суметь опуститься до высоты h0. Работа будет A1 = P1*m/ρ0.
Так как P0 > P1, а ρ1 < ρ0, то A0 > A1. Тепловой к.п.д. дирижабля будет равен A0/(A0+A1) < 1.
no subject
Date: 2009-05-25 08:27 am (UTC)From:4 Насчет давления - это просто еще одна вариация на тему разного ΔТ, только выраженная через другие параметры. О ΔТ уже все сказано - для того чтобы ее компенсировать, придется утилизировать работу архимедовой силы.
Для того, чтобы все работало, тепловой кпд и не должен быть больше 1. Ему даже не обязательно равняться 1.
Серьезным возражением может считаться только то, что приходится "возить" атмосферный воздух на высоту подъема. Но масса воздуха объема дирижабля (он у нас неизменный) на высоте подъема - меньше, чем в нижней точке по причине меньшего давления на высоте. А даже при двойном уменьшении давления (а значит и при двойном уменьшении веса воздуха, который надо "возить" наверх) остается огромный запас плавучести.
Лично я был бы только рад, если бы аппарат Ханта не мог работать в режиме "вечного двигателя", т.к. тогда я - "монополист", но все пока говорит о том, что может.
no subject
Date: 2009-05-26 02:35 am (UTC)From:Об утилизации силы плавучести я уже писал тут (http://otterbeast.livejournal.com/10941.html?thread=20157#t20157): проще напрямую преобразовать её в движение, чем париться с турбинами.
Но при такой утилизации используется энергия Солнца, а не гравитации, как вы пишете в постинге. Лопасть/крыло, тормозя набегающий воздух, отнимает у него кинетическую энергию, полученное при нагревании атмосферы. Не восполняй Солнце энергию, атмосфера остынет и выпадет в твёрдую фазу - и всё, кончилась халява. Гравитация тут лишь играет роль "направляющей оси", создавая в атмосфере выделенное направление, градиент.
Именно поэтому использовать турбины можно только при всплытии, но не при планировании: любая попытка отнять энергию планирования - это отъём потенциальной энергии гравитации, которая уже не халявная, как энергия солнца!
Подытоживая: в принципе, аппарат Ханта может быть псевдо-вечным двигателем, как и множество других конструкций, извлекающих рассеянную энергию (солнечную, геотермальную, орбитального движения и т.п.), и это не будет нарушать законов физики. Но нужно чётко понимать, ОТКУДА В ТОЧНОСТИ берётся энергия.
no subject
Date: 2009-05-26 09:14 am (UTC)From:Я на это уже отвечал. Если планер при том же аэродинамическом качестве будет легче, его дальность полета увеличится. По аналогии аппарат Ханта может оставить чуть больше гелия, он станет "легче". Это компенсирует аэродинамические потери на турбину. Пройдет то же расстояние по той же траектории, только медленнее, как я и писал в ответе. Он все равно будет тяжелее воздуха.
Не восполняй Солнце энергию, атмосфера остынет и выпадет в твёрдую фазу - и всё, кончилась халява.
Мы, вообще-то рассматриваем изолированную систему. В ней не будет Солнца, но и остывать тоже некуда. Так что никуда атмосфера не выпадет.
Вечный двигатель "нарушает" законы физики только если понимать их неправильно.
no subject
Date: 2009-05-26 12:19 pm (UTC)From:Я на это тоже отвечал: аэродинамическое качество от веса никак не зависит. Планер, сбросивший балласт (что равносильно наполнению его гелием), имеет ровно то же аэродинамическое качество, что и с балластом. От веса (точнее, от нагрузки на площадь крыла) зависит скорость полёта, а отношение подъёмной силы к силе сопротивления останется практически неизменным. Уменьшается вес --> уменьшается требуемая подъёмная сила --> уменьшается скорость, потребная для создания этой подъёмной силы --> уменьшается сопротивление. Так как и подъёмная сила и сопротивление зависят от скорости одинаково, то и их отношение (АКА "аэродинамическое качество" АКА "тангенс угла планирования") остаётся тем же.
Мы, вообще-то рассматриваем изолированную систему. В ней не будет Солнца, но и остывать тоже некуда. Так что никуда атмосфера не выпадет.
Без нагрева (Солнцем ли, теплом планеты ли) атмосферы вообще никакой не будет изначально - будет ледяная пустыня. Реальная Земля - открытая система, и атмосфера как получает тепло от Солнца, так и теряет его через излучение в космос. Если же ВНЕЗАПНО замкнуть систему, окружив Землю непроницаемым экраном, и заставит там летать наш аппарат, то с каждым циклом подъёма-спуска:
- температура атмосферы будет повышаться (за счёт движения планера и диссипации его кинетической энергии),
- градиент плотности/давления по высоте будет уменьшаться (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%84%D0%BE%D1%80%D0%BC%D1%83%D0%BB%D0%B0),
- и в конце концов работа аппарата станет невозможной, так как архимедова сила, определяемая (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%BD_%D0%90%D1%80%D1%85%D0%B8%D0%BC%D0%B5%D0%B4%D0%B0) сим градиентом давления, станет ниже, чем вес. Тут халява и закончится - аппарат больше не сможет подняться.
no subject
Date: 2009-05-26 12:52 pm (UTC)From:да, вспомнил. Но уменьшение дальности не значит уменьшение до нуля.
температура атмосферы будет повышаться
Вот и хорошо, что будет повышаться - значит, в реальной системе можно компенсировать потери на излучение. Вселенная у нас расширяется, так что перегрев ей не грозит.
no subject
Date: 2009-05-26 07:06 pm (UTC)From:значит, в реальной системе можно компенсировать потери на излучение.
Наш аппарат может отбирать у атмосферы энергию лишь во время подъёма, т.е. циклически, а греет он её и при подъёме и при спуске. Энергия утекает из атмосферы тоже постоянно. После очередного спуска, когда энергия уходит одновременно и из аппарата и из атмосферы, на следующий подъём ничего не останется. (Предупреждая отмазку: ввод нескольких аппаратов, работающих в разных фазах, не поможет - всё равно будут моменты, когда энергия уходит безвозвратно)
no subject
Date: 2009-05-27 08:17 am (UTC)From:Только если ось турбины будет совпадать с вектором планирования. Да и там строго прямого графика не будет. Прямая зависимость будет только если турбина все время будет стоять строго горизонтально. Если же турбина будет стоять все время вертикально, она будет утилизировать только mgh, которая та же самая и в атмосфере и в вакууме.
Да, сама установка такой турбины немного ухудшит аэродинамику, но mgh одна и та же и в атмосфере и на Луне. Аналогия для Луны: шарик на наклонной плоскости. Когда он скатится до нулевой высоты, при ударе выделится та же энергия, что и при вертикальном падении (на трение качения забиваем). Этот шарик можно сравнить с "идеальным планером", у которого лобовое сопротивление = 0.
Наш аппарат может отбирать у атмосферы энергию лишь во время подъёма, т.е. циклически, а греет он её и при подъёме и при спуске. Энергия утекает из атмосферы тоже постоянно. После очередного спуска, когда энергия уходит одновременно и из аппарата и из атмосферы, на следующий подъём ничего не останется. (Предупреждая отмазку: ввод нескольких аппаратов, работающих в разных фазах, не поможет - всё равно будут моменты, когда энергия уходит безвозвратно)
И откуда следует, что атмосфера потеряет больше энергии, чем получит при нагревании?
no subject
Date: 2009-05-27 09:12 am (UTC)From:Посему, все вы#боны с турбиной на спуске - отставить, если только не хочется превратить планер в авторотирующий вертолёт.
И откуда следует, что атмосфера потеряет больше энергии, чем получит при нагревании?
Оттуда, что нагревание происходит за счёт ограниченной свободной энергии самой же атмосферы, а остывание - за счёт неограниченной теплоёмкости космоса. Космос победит.
no subject
Date: 2009-05-27 09:42 am (UTC)From:При уменьшении дальности импульс в конце пути увеличивается, т.к. аппарат летит не в вакууме, а в атмосфере. В примере с шариком на Луне этот импульс вообще не зависел бы от траектории. При угле снижения в 45 градусов импульс может быть совсем не маленьким. Этот импульс может не расходоваться на обратный планирующий подъем, а аккумулироваться. Турбину можно врубить и в конце пути, для остановки аппарата.
Оттуда, что нагревание происходит за счёт ограниченной свободной энергии самой же атмосферы, а остывание - за счёт неограниченной теплоёмкости космоса. Космос победит.
Отчего же тогда Земля не остыла до сих пор до абсолютного нуля?
no subject
Date: 2009-05-27 05:50 pm (UTC)From:То, что турбина якобы получит mgh энергии. Она получит много-много меньше.
Этот импульс может не расходоваться на обратный планирующий подъем, а аккумулироваться.
Но зачем? Это только ухудшает утилизацию накопленной потенциальной энергии. Выгоднее планировать как можно дальше, спрятав нафиг все выступающие части.
Отчего же тогда Земля не остыла до сих пор до абсолютного нуля?
Оттого, что пока что сверху/сбоку её греет Солнце, а снизу - тепло самой Земли.
no subject
Date: 2009-05-27 10:59 am (UTC)From:Ускоренное падение возможно и в атмосфере, если предмет достаточно плотный. Поэтому железный шарик падает быстрее, чем шарик для пинг-понга. Если атмосфера разреженная или предмет достаточно тяжелый, или g огромное, то движение - равноускоренное до самого соприкосновения с поверхностью и предмет не успевает затормозиться до равномерного падения. Но шарик для пинг-понга тоже какое-то время ускоряется до своей "стабильной" скорости.
no subject
Date: 2009-05-27 11:43 am (UTC)From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:(no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:(frozen) (no subject)
From:no subject
Date: 2009-05-26 10:19 am (UTC)From:no subject
Date: 2009-05-26 12:27 pm (UTC)From:Я изначально и не спорил с тем, что можно выигрывать за счёт использования энергии атмосферы - и тут даже не важно, какая схема используется. А вот называть это "энергией гравитации" никак нельзя.
no subject
Date: 2009-05-24 09:13 am (UTC)From: