Сироти акумулятор електронів

УКРАЇНА (19) UA (11) 50645 (13) U (51) МПК (2009) H01M 2/00 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС видається під відповідальність власника патенту ДО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ (54) СИРОТИ АКУМУЛЯТОР ЕЛЕКТРОНІВ 1 2 № Діаметри кіпп льця м/м 1 0,1/0,001 2 0,4/0,01 3 5,0/0,01 4 50,0/1,0 5 50,0/1,0 Маса елект- Момент інерронів ції кг кг*м2 6,0Е-08 1,49E-09 2,4Е-05 9,57Е-0,6 0,09 5,53 88,5 552592,5 88,5 3845912 Напруга Кв 10 50 1000 1000 10000 В таблиці показані ємкості акумуляторів з кільцями діаметром від 0,1 до 50 метрів і діаметром Швидкість елекЕнергія кіКутова швидкість тронів льця м/с 1/с Мдж 5,85Е+07 186211283 25,9 1,24+08 98437332 4,64Е+04 2,82Е+08 17959043 8,91Е+08 2,82Е+0,8 1795904 8,9E+11 2,99Е+08 190603,9 6,99Е+12 перетину кільця від 1мм до 1 метра. Як видно з таблиці, можливості цих акумуляторів ростуть із (13) 50645 (11) для его осуществления» - заявка на изобретение №2004110891, приоритет от 09.04.2004. Сутність акумулятора Нікітіна полягає в наступному. В герметичній вакуумованій камері створюють електронне кільце, яке з великою швидкістю обертається навколо вертикальної осі камери. Для утримання масиву електронів в цьому кільці створюється відповідне електричне поле. Для цього зовні камери розташовані соленоїди. Електрони в камеру емітують електронними гарматами або іншими пристроями пришвидшення. Що обіцяє винахід Нікітіна? Якщо речі називати своїми іменами - це прорив, рівного котрому навряд чи можна назвати в історії розвитку електротехніки. Ось що сповіщає опис винаходу Нікітіна. Перевагою заявленого винаходу являється можливість здійснювати акумулювання виключно великих об'ємів електроенергії. В таблиці приведені результати розрахунків кінетичної енергії кільця електронів в електродинамічному акумуляторі. UA Корисна модель відноситься до пристроїв для накопичення електричної енергії. Відомі електричні акумулятори хімічні, які мають жорсткий корпус, всередині котрого розташовані елементи, що перетворюють електричну енергію в хімічну і навпаки, по мірі потреби в електричній енергії (см. напр. Советский энциклопедический словарь Москва «Советская энциклопедия» 1990, стр. 29). Недоліком таких акумуляторів являється їх мала ємність, що не дозволяє вирішити давно існуючу проблему, котра полягає в тому, щоб накопичувати електроенергію в потрібній кількості, що дозволить найбільш раціонально розподіляти в часі існуючий технологічний ресурс виробітки електроенергії, котрий включає всі види електростанцій - ГЕС, АЕС, ТЕС, ВЕУ та др. Але в цьому напрямку намітились певні зрушення. Зокрема, можна вказати на рішення В.С. Нікітіна (взято за прототип), опис котрого представлено в Інтернеті під назвою «Способ аккумулирования энергии и электродинамический аккумулятор U вакуумовано, а внутрішня поверхня покрита шаром діелектрика, і всередині цього простору розміщені електрони, який відрізняється тим, що в об'ємі корпусу концентрація електронів рівномірна, а тиск їх на корпус перевищує зовнішній атмосферний тиск. (19) (21) u200903992 (22) 23.04.2009 (24) 25.06.2010 (46) 25.06.2010, Бюл.№ 12, 2010 р. (72) СИРОТА АНАТОЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (73) СИРОТА АНАТОЛІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (57) Акумулятор електроенергії, що містить жорсткий герметичний корпус, внутрішній простір якого 3 збільшенням розмірів. Якщо самий маленький акумулятор діаметром кільця в 100мм може акумулювати до 25Мдж енергії, то можливості відносно невеликого по розмірам (в порівнянні з розмірами електростанцій) електродинамічного акумулятора №5 просто вражають. Для порівняння. В 1972 році в СРСР було вироблено 975млрд. кіловат годин електроенергії, що еквівалентно 3,51Е+12Мдж. Кількість енергії, котру може акумулювати акумулятор №5, перевищує вище приведений показник СРСР майже в два рази 6,99Е+12Мдж. Причому, діаметр кільця цього акумулятора становить всього 50 метрів, а діаметр перетину тіла кільця всього 1 метр. І це ж не межа, з чого слідує, що можливо створювати акумулятори практично любої кількості енергії. Такі акумулятори створюють унікальні можливості перерозподілу електроенергії впродовж неактивного часу, який може вимірюватись годинами, сутками і навіть сезонами. Наприклад, аналізуючи енергію гідроелектростанцій типу Братської ГЕС впродовж сезону паводку, такі акумулятори можуть віддавати електроенергію впродовж декількох місяців маловодного, наприклад, зимового періоду. Не потрібно буде даремно скидати запаси води в період паводку. Все це дозволяє різко підняти продуктивність каскадів ГЕС в цілому. Другою перевагою являється можливість транспортування таких акумуляторів разом з запасеною енергією на великі відстані, звільняючись від дорогостоячих ліній ЛЕП. Чи можна переоцінити те, що сповіщає опис винаходу Нікітіна? Причому, якщо задекларовані фактори відповідають дійсності, то уявляється, що забезпечувані ними блага викладені досить скромно. В самому ділі, реалізація цього винаходу несе в собі потенціал, що оцінюється не міліардами, а багатьма сотнями міліардів (може й більш трильйона) доларів на рік. Зокрема, Нікітін зовсім не аналізує безмежний потенціал використання на основі його винаходу відновлюваних джерел енергії, котрі використовуються нікчемно мало - саме через неможливість акумулювання електроенергії ефективним образом. Якщо Нікітін правий, одне це дозволяє припинити екологічне знищення навколишнього середовища, яке відбувається перш за все через сучасне енергетичне варварство, що ігнорує створені природою відновлювані джерела енергії. Одначе мрії про таке чудо (в нашому випадку на основі прийнятого прототипу винаходу Нікітіна) розбиваються об реальність. Йдеться про те, що казкова позитивність прототипу чомусь залишається невостребованою. Нема навіть натяків більменш серйозного інтересу до цього рішення. В чому причина? Можна припустити, що привабливість прототипу з його неймовірною позитивністю, зникає при більш ретельному аналізі цього рішення. Ми не будемо самі робити цей аналіз, хоч нескладно показати, що здійснення всіх ознак прототипу з забезпеченням необхідної взаємоув'язки та координації в єдиній системі багатьох науковоінженерних факторів - це неуявна по складності 50645 4 задача. Щось подібне відбулось з керованим термоядом в токамаках, коли начебто проста та надійна на перший погляд ідея виявилась настільки твердим горішком, що ведучі фізики всього світу не можуть розгризти його більше 50 літ, потративши на це десятки мільярдів доларів. І тільки, поки що сподіваються - через 40-50 років, знову ж таки, витративши ще більше мільярдів доларів, лише наблизитись до вирішення цієї задачі. Йдеться про будівництво на півдні Франції грандіозного об'єкту ITERA за участі ведучих країн. Очевидно, те ж саме відчувають фізики та спеціалісти відносно акумулятора Нікітіна. Адже здавалось би, можна без всякої гігантоманії виготовити мініатюрний акумулятор потужністю 25Мдж, як сказано в описі винаходу. Одначе пройшло п'ять років, а практичного результату нема. Не відомі навіть спроби в цьому напрямі. Хоч це може свідчити про зворотне - роботи ведуться, можливо навіть інтенсивно, але ці дослідження не афішуються. Таке в історії відбувалось не раз - напередодні серйозних науковоінженерних переворотів. Але, якщо це і так, нескладно бачити, як уже було відмічено, привабливість акумулятора Нікітіна пов'язана з такою кількістю проблем, що абсолютно очевидно - ця задача зверхвисокої складності. Отже, мета нашого рішення полягає в тому, щоб, в принципі, зберігаючи позитиви акумулятора Нікітіна, усунути всі явні та здогадні зверхскладні і небезпечні фактори. Мета досягається тим, що в акумуляторі електроенергії, що включає жорсткий герметичний корпус, внутрішній простір котрого вакуумовано, внутрішня поверхня покрита шаром діелектриком, а всередині цього простору розміщені електрони, згідно корисної моделі, в об'ємі корпусу концентрація електронів рівномірна, а тиск їх на корпус перевищує зовнішній атмосферний тиск. Сутність і позитивність запропонованого рішення покажемо наступними міркуваннями, використовуючи його конструктивну схему, представлену на Фіг.1 та на Фіг.2. Отже, на Фіг.1 показано. Замішену, вакуумовану посудину-корпус 1 в формі кулі, внутрішня поверхня котрої покрита шаром діелектрика 2. Посудина-корпус 1 може мати любу іншу форму, яка забезпечує потрібні умови цілісності конструкції, про що сказано нижче. В нашому рішенні, на відміну від прототипу, маємо не спресоване електричним полем електронне кільце, яке обертається в посудині з шаленою швидкістю, а внутрішній простір цієї посудини заповнений електронним газом 3, що являє собою n-ну кількість електронів, кожний з котрих має негативний заряд і має однакову масу. Ясно, що в цьому газі, електрони (що його утворюють) будуть відштовхуватись один від одного у відповідності з законом Кулона. Ясно також, що цей газ буде створювати аналогічний тиск на внутрішню поверхню посудини, в котрій він перебуває. Ясно і те, що покрита діелектриком поверхня посудини не дозволить утікати газу в металічний корпус цієї посудини. На конструктивній схемі умовно не показані пристрої, за допомогою яких електрони в потрібній кількості потрапляють в акумулятор. В 5 цьому відношенні ми залишаємось на рівні прототипу і любого іншого відомого рішення, які можуть бути використані в нашому акумуляторі. Не показаний на фігурі 1 і пристрій виводу електронів з акумулятора, щоб спростити пояснення суті самого акумулятора. В результаті, ми отримали пристрій, в котрому можна необмежений час зберігати n-ну кількість електронів, закачаних в цю посудину любим відомим способом. Наприклад, по аналогії з прототипом, перш за все мова іде про електронні гармати, кількість яких застосовується в залежності від потужності акумулятора, можуть використовуватись і інші пристрої для подачі електронів в посудину. Але припустимо, ми наповнили посудину до потрібної ємкості електронного газу, котра буде вимірюватись його масою та кількістю електрики, що вимірюється в кулонах наприклад. Користуватись таким акумулятором максимально просто, тут переходимо до Фіг.2. Для цього в акумуляторі утворений електрод 4, який ізольований від металічного корпусу акумулятора, і який на кінці має вимикач 5. Через цей вимикач акумулятор підключається чи відключається від системи електроспоживання 7, електроенергія до котрої підводиться провідником 6 і виводиться провідником 8 на масу 9. Тобто, в цьому смислі ми залишаємось на рівні прототипу, що в свою чергу являється копією, розповсюдженої в електроустаткуванні однопровідної системи автомобілів, де другим проводом слугує металічна частина автомобіля, так звана «маса». Розрядка нашого акумулятора буде продовжуватись до тих пір, доки електричний потенціал його внутрішнього простору не зрівняється з потенціалом «маси». Функцію «маси» може виконувати люба металічна конструкція, чого зрозуміло не бракує на любому об'єкті любого призначення. Не кажучи вже про можливість заземлення нашої електричної системи, використовуючи за «масу» землю. Для чого в нашому рішенні потрібен внутрішній тиск електронного газу, що перевищує зовнішній атмосферний тиск? Це вимога забезпечення максимальної міцності корпусу акумулятора, і відповідно максимальної безпеки його експлуатації. Йдеться про наступне. Зрозуміло, що корпус може бути виконаним переважно з металу. Хоч для невеликих габаритів можуть бути застосовані і інші матеріали, враховуючи стрімкий прогрес в галузі матеріалознавства. Але головне застосування буде мати тільки метал, причому високої міцності, бо тиск на корпус може бути дуже значним. Так от, при надлишковості тиску електронного газу вище атмосферного тиску, оболонка корпусу буде працювати на розтягнення, що найбільш сприятливо для металічної конструкції. При зворотній ситуації оболонка почне сприймати від зовнішнього тиску атмосфери зусилля стискання, що найменш бажано, а в більшості випадків взагалі неприпустимо. Бо, властивості міцності металу корпусу можуть не тільки відійти на другий план, але й взагалі не мати принципового значення, так як головним фактором цілісності та загальної жор 50645 6 сткості корпусу стає його стійкість на збереження своєї форми під тиском зовнішньої атмосфери повітря. Що в свою чергу, буде вимагати багаторазового збільшення витрати металу на утворення корпусу - за рахунок збільшення його товщини та необхідності створення багатьох додаткових елементів жорсткості. Отже, на що ми можемо розраховувати в нашому рішенні? Повторимось, перш за все пріоритетним являється створення акумуляторів максимально великої ємкості. Це одначе не відкидає весь діапазон потужностей акумуляторів, який може здійснюватись запропонованим рішенням. Що в свою чергу означає застосування таких акумуляторів в усіх галузях і всіх видах техніки, де існує потреба в акумуляторах електроенергії. Так от, якщо вимірювати кількість електронів кілограмами, в нашому акумуляторі загальним об'ємом 50 50 50 метрів (за сучасним уявленням відносно невелика споруда) можна створювати ємкість, що дозволяє накопичувати 1000 кілограмів електронів. Залишаємо спеціалістам оцінити ступінь гігантськості цієї величини, котра, як нескладно здогадатись, може збільшуватись по мірі потреби. Але для порівняння з прототипом, необхідно все ж сказати, що в акумуляторі Нікітіна (див. таблицю) максимальна маса накопичених електронів становить 88,8 кілограмів. Так, по габаритам, ми поступаємось акумулятору Нікітіна. Але по-перше, цей фактор не являється настільки суттєвим, щоб хоч в малій мірі посягати на безспірну загальну позитивність нашого рішення. Ми стверджуємо, що, як мінімум, не програючи акумулятору Нікітіна в головних параметрах, що характеризують можливість накопичення електроенергії,по цілому ряду ще більш важливих факторів наше рішення неспівставиме з прототипом по своїй позитивності. Перш за все, це реальна, а не декларована простота. Бо всі атрибути прототипу, пов'язані з розгоном кільця електронів та утримання їх в потрібному становищі за допомогою гігантських електромагнітів, котрі повинні бути з дивовижною точністю синхронізовані в цій і без того надскладній системі, в нашому рішенні подібні складності взагалі відсутні. Але це не все. Акумулятор Нікітіна повинен працювати, не перериваючись. Йдеться про те, що робота всієї надскладної електромагнітної системи не може мати навіть миттєвої перерви. Бо вся ця дика потужність перетворюється в бомбу, вибух якої ніякий корпус не утримає. Тому, з таким акумулятором потрібно забиратись на величезну глибину в скельному масиві, або ж виконувати його в краях надзвичайно віддалених, що ані трохи не легше і не дешевше. Таким чином, підводячи підсумок, ми стверджуємо, що вирішили задачу, поставлену прототипом, але без всіх присущих йому конструктивних та технологічних ускладнень та небезпечностей. Це дозволяє застосовувати наше рішення на любому енергогенеруючому об'єкті, забезпечуючи також можливість необмеженого розвитку та за 7 стосування установок генерації електроенергії з джерел відновлюваної енергії. Завершуючи опис корисної моделі, не можна не сказати про наступне. Викладені міркування дозволяють стверджувати, що наше рішення значно простіше та ефективніше прототипу в відношенні його автономності та мобільності. А це відкриває необмежені можливості застосування нашого акумулятора в якості пристрою, за допомогою котрого здійснюється стерилізація самих різноманітних матеріалів, виробів, обладнання, транспортних засобів, приміщень, будинків, споруд та багато чого іншого. Зокрема, мова йде про технологію стерилізації способом електронного опромінення об'єкту, що підлягає стерилізації. Сьогодні ця технологія широко застосовується переважно в медичній сфері, де проводиться стерилізація медичних препаратів та виробів. Одначе, все це здійснюється в стаціонарних умовах і для відносно невеликих об'єктів. Потреба ж в такій технології в багато разів вище, та і об'єкти незрівнянно крупніші та не менш важливіші. Чого тільки стоїть стерилізація транспортних засобів всіх видів, що транспортують продукти харчування як для людей, так і тварин. Стерилізація складських приміщень для таких же продуктів. Стерилізація всього технологічного ланцюга вироблення продуктів харчування на всіх етапах його 50645 8 здійснення. А утилізація побутових відходів всіх видів та в самих різноманітних варіантах здійснення цих технологій? Адже до сьогоднішнього дня ця сфера діяльності, котра перетворюється в найголовнішу екологічну загрозу нашого існування, залишається на печерному рівні, коли в прогресуючому темпі повертаються землі забрані в неї ресурси в безмежно отруєному стані, погибельному для всього оточуючого середовища. Тому наш акумулятор електронів стає незамінним інструментом для припинення цієї злочинної та марнотратної вакханалії. На завершення необхідно відмітити, що наш акумулятор (по аналогії з прототипом) дозволяє накопичувати не тільки електрони, але і протони. Ця здатність і забезпечені нею позитиви будуть розглянуті в окремих самостійних заявках. Потрібно також сказати, що розвиток матеріалознавства не виключає, що в нашому рішенні, особливо в сфері малогабаритних акумуляторів, не виключений варіант, коли корпус 1 акумулятора цілком виконується з діелектричного матеріалу. Тобто, в цьому випадку конструкція акумулятора максимально спрощується. Цей позитив залишається і при тому, що наявність металічної частини корпусу 1 може залишитись, але витрати на її створення будуть багаторазово зменшені без зниження надійності і безпечності експлуатації акумулятора. 9 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 50645 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601