Una Guida Pratica per Dispositivi 'Energia-Libera'

Capitolo 18

Costruire un Generatore Alimentato a Gravità

Autore: Patrick J. Kelly

Capitolo 18: Costruire un Generatore Alimentato a Gravità

Un uomo chiamato Bhaskara, un matematico indiano vive nel 1150 (più di 850 anni fa) ha prodotto un design per una ruota alimentato gravità usando mercurio liquido come il peso di guida. La disposizione è generalmente presentata come questo:

Ogni contenitore è riempito a metà con il liquido e gli angoli fissi dei contenitori provoca uno squilibrio delle forze dovuta al peso del liquido. Che le cause di rotazione della ruota e come lo fa, il liquido fluisce attraverso i contenitori, mantenendo lo squilibrio. Il più a lungo i contenitori sono rispetto alla loro larghezza, maggiore è lo squilibrio. Il mercurio è stato usato perché scorre liberamente ed è molto pesante. Tuttavia, è velenoso e non vogliamo sicuramente sparsi nell'ambiente, così, invece, utilizzeremo acqua che è molto più economico anche se non quasi come pesante. Se si aggiunge il sale, che può rendere l'acqua 20% più pesanti.

In questo momento, io non sono a conoscenza di qualsiasi implementazione seria di questo disegno. Il YouTube on-line https://www.youtube.com/watch?v=7KqOwJKWIAw video mostra una versione davvero minima del design. Lo trovo altamente sospetto che in questo video, la ruota viene arrestata da rotazione e riavviata, suggerendo che tale implementazione ha troppo poco potere di squilibrio per mantenere la rotazione della ruota e questo fatto è nascosto da non mostrare la rotazione per più di pochi secondi. Che, naturalmente, è solo un dubbio da parte mia.

Nessuno dei disegni in questo documento sono a scala. Questo progetto è principalmente per divertimento e per il design di Bhaskara con un grave peso del liquido di prova. Per questo, suggerisco che usiamo una forma di costruzione che è così economico e semplice che può essere considerato ragionevolmente essere grezzo. Bottiglie di plastica possono essere utilizzate per fare barche, canoe, barche, serre, edifici, ecc., quindi sto suggerendo che li utilizziamo per creare una ruota di gravità-alimentato. Non vogliamo avere comprare le bottiglie e così, anche se è fatte meglio a forma di bottiglie, ci basta utilizzare questo tipo che dovremmo essere in grado di ottenere gratis:

Questa bottiglia contiene 2 litri e mentre le proporzioni non sono buone come le bottiglie da 1,5 litri, sono probabilmente il più facile da ottenere. Se queste bottiglie non possono essere ottenute gratuitamente, poi mio supermercato locale vende "ancora" acqua in una bottiglia di quel tipo, per soli 17 centesimi, quindi una dozzina sarebbe costato solo £2. Useremo queste bottiglie riempito a metà con acqua, così ogni bottiglia pesa un chilogrammo (2.2 libbre). Noi useremo dodici di loro (o solo sei di loro se si fatica a credere che questa ruota di gravità può funzionare). La potenza di tornitura della ruota può essere aumentata molto sostanzialmente utilizzando più bottiglie, ma che può essere fatto abbastanza facilmente in qualsiasi momento successivamente.

A grandi linee, ecco quello che faremo. Facciamo un disco circolare. Montarlo su un forte albero centrale, supportato da cuscinetti a basso attrito a ciascuna estremità e allegare le bottiglie riempito a metà del disco. Nessuno della costruzione ha bisogno di alcuna abilità particolare e nessun utensile speciale è richiesto.

Iniziamo facendo il disco. Può essere fatto da qualsiasi materiale di strato conveniente che è rigida e che non si deforma. Questo progetto utilizza un disco del diametro di 1 metro e quindi il foglio deve essere di almeno 1000 x 1000 millimetri nel formato.

2440 x 1220 mm o 1220 x 1220 mm è un comune formato di foglio nel Regno Unito così se si utilizza uno di quelli, tracciare un quadrato di forse 1020 x 1020 mm in un angolo perché non è facile da tagliare proprio ai margini di un foglio. Dopo aver contrassegnato la piazza, disegnare le diagonali dagli angoli per individuare il punto centrale:

Quindi, guidare in un chiodo a quel punto centrale in modo che può essere utilizzato come un perno temporaneo. Legare un loop alla fine di un pezzo di spago e rilasciarlo sopra il chiodo. Utilizzando la stringa intorno a una matita o un pennarello e holding che ha insegnato, disegnare un cerchio del diametro di un metro il materiale della lamiera e quindi rimuovere il chiodo e fare un foro di diametro di 25 mm nel punto centrale:

Successivamente, utilizzare un seghetto per tagliare fuori il disco di materiale e di sabbia intorno alla circonferenza per renderlo liscio. La circonferenza di ogni cerchio è 3.1416 volte più lungo del diametro e come il nostro circolo ha un diametro di un metro, misurerà 3142 mm intorno al bordo. Noi useremo sei paia di bottiglie e che vogliamo posizionare loro distanziati uniformemente lungo la circonferenza, quindi vi segnalo la circonferenza in sei punti equidistanti. Segnare il primo punto in un punto qualsiasi sulla circonferenza e quindi misurare 523mm lungo il bordo e segnare il punto successivo. Ripetere che in modo che si dispone di sei punti contrassegnati intorno al bordo. Misura intorno al bordo può essere fatto con una misura di nastro di stoffa, o una misura di nastro metallica (piegato nella direzione che comunque si alza) o con un bordo dritto che è rotolato lungo la superficie o con una striscia di carta che ha la lunghezza desiderata segnata su di esso. In alternativa, utilizzando un righello di un metro di criterio o in alluminio, i punti possono trovarsi dove un 500 mm dritto bordo tocca il cerchio.

Useremo il molto semplice disposizione per il fissaggio delle bottiglie al disco, che è, legandoli con lo spago. Suona come un metodo povero? Beh, in realtà, non è, e ha il vantaggio che è molto facile da provare diversi angoli di bottiglia in un secondo momento se si decide di sperimentare e vedere se c'è un angolo migliore. Questo metodo comporta solo la perforazione di quattro fori della scheda e allegando le bottiglie di questo tipo:

La stringa va in giro una bottiglia su entrambi i lati del disco, alimentazione attraverso due fori del disco. Se solo sei bottiglie devono essere utilizzati, quindi la stringa appena attraversa tra i due fori su un lato e poi intorno alla bottiglia su altro lato. Se solo sei bottiglie vengono utilizzate, quindi mettere bottiglie successive sui lati opposti in modo che avete tre su un lato del disco e tre sul lato opposto. Messo la stringa intorno le due bottiglie diverse volte come che produce una reggiatura costante che li tiene in posizione.

Quindi, per posizionare i fori rispetto i sei segni sulla circonferenza del disco, fare quanto segue, presupponendo che le bottiglie hanno una lunghezza di 300 mm di diametro e 100 mm:

1. in direzione del centro del disco, segnare un punto di 10 mm dal bordo e un altro 90 mm. Quelle sono le posizioni dei fori per l'associazione 75 mm fino dal fondo delle bottiglie.

2. Posizionare la base della bottiglia il contrassegno di circonferenza e la parte superiore della parte non conica della bottiglia sul bordo del disco. Contrassegnare quella linea a matita. Misurare che linea 150 mm e contrassegnarlo. Disegnare una linea dal centro del disco a quel punto nuova come la seconda stringa di associazione sarà su quella linea. Misurare in dalla circonferenza lungo quella linea e delimitano i due punti di foratura a 15 mm e 95 mm in lungo la linea.

3. praticare i quattro fori.

Ora dobbiamo fissare un perno per il disco e vorrei suggerire che il modo più semplice consiste nell'utilizzare la barra filettata in acciaio:

Suggerisco un'asta di diametro 24 mm o 25 mm con due rondelle e quattro dadi come la ruota finita può avere decine di chilogrammi supportati su questo asse. Un grande vantaggio di utilizzare una barra filettata come l'asse è che se il foro centrale è un po' allentato, quindi i dadi e le rondelle possono essere utilizzate per bloccare il disco esattamente allineato con l'asse e quindi i dadi di bloccaggio usati per bloccare i dadi principali permanentemente in luogo.

Abbiamo bisogno di sostenere l'asse in un cuscinetto a basso attrito e il tipo più prontamente disponibile è la sfera sigillato o cuscinetto a rulli:

Questi hanno una guarnizione di gomma per mantenere la polvere e lo sporco fuori il grasso pranzo intorno i cuscinetti a sfera all'interno e che rovina la libera circolazione. Un modo per superare questo è stazionaria cuscinetto anello esterno bloccato e un trapano elettrico utilizzato per far girare l'anello interno fino a quando il movimento diventa basso attrito. Un metodo alternativo è quello di rimuovere le guarnizioni in gomma e rimuovere il grasso immergendo il cuscinetto in paraffina (noto come 'cherosene' in America).  Poi i cuscinetti a sfere o rulli all'interno del cuscinetto sono oliati per dare un cuscinetto di scorrimento molto libero.

Per i cuscinetti di supporto, abbiamo bisogno di due parti laterali. Possiamo tagliare questi da un pezzo simile di 9 millimetri spessore Medium Density Fiberboard disponibili dai fornitori di qualsiasi costruttore. La pensione è tracciato con una linea centrale e quindi contrassegnato come questo:

Quando la scheda è contrassegnata, girare la tavola rotonda e segnare l'altro pezzo lato. C'è meno sprecato bordo se il secondo pezzo lato è segnato dall'altro lato come questo:

Ora, prendete i due cuscinetti e trattarli per renderli come rotazione libera possibile. Il cuscinetto è designato "6005" ed ha un diametro interno di 25 mm e un diametro esterno di 47 mm e uno spessore di 12 mm.

Misurare con attenzione e segnare un cerchio di esattamente 47 mm al centro del viso 150 mm e abbastanza lontano in modo che ci rimanga 10 mm di bordo di fuori di esso. Vale a dire, il centro del foro sarà 34 mm a partire dalla metà del bordo di 150 mm. Utilizzare un seghetto alternativo potenza o una sega di coping per tagliare fuori il cerchio stare solo all'interno della linea. Questo dà una ruvida di apertura che è semplicemente troppo piccolo per il cuscinetto per adattarsi. Allargare il foro molto gradualmente con una raspa di legno o carta vetrata grossa fino a quando un cuscinetto può solo essere forzato nel foro. Lasciare il cuscinetto in posizione ma non fanno nulla ulteriormente per attaccarlo in questo momento – che può essere fatto più tardi quando l'asse è a posto e il rotore è stato provato a girare liberamente.

Il pannello di base è un rettangolo di dimensioni 900 x 600 mm, e che è fissato ai lati utilizzando due 50 x 50 x 900 mm pezzi di legno con viti per collegare i pezzi di legno alla base e poi ai lati.  La disposizione è simile al seguente:

Notevole spazio è necessario per il disco come uno dei metodi di aumentare la potenza alla ruota è di aggiungere più bottiglie. In sei posizioni di cui finora, possiamo avere un totale di 36 bottiglie regolando due posizioni verso l'interno dei fori di 90 mm. Che permette tre bottiglie per lato e il progetto di bottiglie circa 200 millimetri fuori dal disco su entrambi i lati:

Inoltre, è possibile mettere bottiglie extra in posizioni intermedie all'interno della linea di bottiglie esterne:

Come illustrato di seguito, le posizioni sono sfalsate in modo che vi sia un più forza anche ruotando la rotellina.

Non c'è, naturalmente, nessun motivo particolare perché l'asse non dovrebbe avere uno o più ulteriori dischi montati su di esso, in modo efficace raddoppiare o triplicare la forza di rotazione. Non esiste alcuna ragione perché due dischi non devono avere il divario tra loro occupate da plance sottili che hanno molte bottiglie fianco a fianco su di loro. Tuttavia, qui stiamo parlando la forma più semplice di costruzione e vi suggerisco di iniziare con sei o dodici bottiglie. Con dodici bottiglie da 2 litri riempito a metà, l'asse deve supportare 12 chilogrammi che è molto per un albero rotante dove non vogliamo che qualsiasi flessione.

Quindi, ora avete costruito una ruota che gira con forza sotto gli effetti della gravità. Se non c'è qualcosa di gravemente sbagliato con la costruzione, la ruota sta per ruotare per anni, se lasciato solo. La domanda si pone – come si fa a fermare in senso? La risposta è che si inclina lateralmente l'intera unità fino a quando il disco è orizzontale, o certamente, lontano abbastanza sopra che la gravità non crea una forza di rotazione.

Tuttavia, la maggior parte delle persone vorrebbe la ruota per generare potenza, per dimostrare che si può se per nessun altro motivo. Molte persone vorranno ottenere quanta più energia possibile da esso e hai il potere di fare cose utili per loro. Come possiamo farlo?

Probabilmente il modo più semplice per estrarre energia da questo albero muove lentamente, girando molto potente è quello di collegare l'albero ad un motore e utilizzare tale motore come un generatore per ottenere un'uscita elettrica:

Come motori operano ad alta velocità, abbiamo attrezzarsi il motore utilizzando una ruota di puleggia di diametro piccolo sul motore e come grande una ruota di puleggia possibile sull'asse. Un generatore di energia eolica avrebbe funzionato particolarmente bene qui come non sono molto difficili da girare e funzionano bene in basso giri che ha bisogno di un generatore di motore o di una spina. Naturalmente è possibile applicare un altro sistema d'ingranaggi assale sul lato dell'unità e rendere il motore cambio manuale molto più in alto con due cinghie e quattro pulegge, o più di un motore di potenza.

Alcune persone potrebbero voler utilizzare il disco stesso come il meccanismo di produzione di elettricità. Ad esempio, potenti magneti di neodimio N52 grado possono essere associati uno o più bobine collocate sulla base e la circonferenza del disco. Come la circonferenza del disco è 3142 mm, se dovessimo spazio i magneti presso centri di 100mm, ci sarebbe spazio per 31 magneti. Ma se invece di mettere un solo magnete in quelle 31 posizioni, siamo rimasti a fissare una striscia di legno con, dire, otto magneti distanziati lungo la strip, allora potremmo usare 248 magneti e otto bobine di raccolta di alimentazione. C'è, naturalmente, non il minimo bisogno di avere solo una fila di otto bobine e quindi potrebbero esserci righe delle strisce di 8-bobina lungo la lunghezza di 900 mm completo di scheda base e che darebbe quasi 5000 impulsi in uscita per ogni rivoluzione del disco. Che, naturalmente, è un numero eccessivo di bobine, ma sarebbe piuttosto facile aggiungere ulteriori righe di otto bobine se ulteriori bobine erano ricercati. Se usando le bobine, ogni bobina di uscita deve avere un circuito come questo per poter alimentare in:

Il condensatore può essere 1000 microfarad e al giorno d'oggi, questi condensatori sono piccole e molto a buon mercato e come un set con un condensatore separato attraverso diodi di ogni bobina, effettivamente lavorano in modo più efficace rispetto a uno grande condensatore centrale sarebbe.

Intendiamoci, Magneti al neodimio e bobina filo sono costosi e se utilizzato sarebbe spingere verso l'alto il costo complessivo dell'unità. Questo antico disegno ha la possibilità di essere molto economico e quindi forse potrebbe essere qualcosa che potrebbe essere utile nelle zone rurali di alcuni paesi dove non ci sarà mai rete elettrica. L'acqua per le bottiglie non devono essere spediti in quei luoghi. La potenza di rotazione è gratuita e non combustibile di qualsiasi tipo è necessario (ed è per questo lo definirei un dispositivo di "energia libera").

Il design finora ha suggerito usando una barra filettata in acciaio. Mi hanno detto che quelli non sono disponibili in alcune parti del mondo. Un'alternativa sarebbe quella di utilizzare un albero di legno circolare per l'asse (un manico di scopa o un binario per tenda), facendo il buco centrale abbastanza sciolto. L'asse può quindi essere fissati perpendicolarmente con quattro staffe di angolo corto temporaneamente ad esso (senza viti). Il disco può quindi essere inserito in orizzontale sul lato superiore fissato con resina epossidica e l'albero, sostenuto da staffe:

Quando la resina ha impostato completamente, il bloccaggio può essere rimosso, il foglio di materiale invertito e l'altro lato fissato con resina epossidica. Ci sono molte varianti possibili su come può essere costruita questa ruota di gravità.

Patrick Kelly

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