JPS62502812A - Method and apparatus for imparting energy to a fluid - Google Patents
Method and apparatus for imparting energy to a fluidInfo
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- JPS62502812A JPS62502812A JP61502511A JP50251186A JPS62502812A JP S62502812 A JPS62502812 A JP S62502812A JP 61502511 A JP61502511 A JP 61502511A JP 50251186 A JP50251186 A JP 50251186A JP S62502812 A JPS62502812 A JP S62502812A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 流体にエネルギーを付与するための 方法及び装置 発明の背景 今後数十年に亘って国が直面する主要な問題の1つは、エネルギーの不足である 。この問題を解決するための努力は、現在のところ国のエネルギー消費量を少く するという消極的な解決法に向けられている。これは問題を先送りすることには なるが、決して冥の解決をもたらすものではない。解決策が近い将来に見出され なければ、世界的に景気の減退に見舞われ、全世界の人に重大な社会的、経済的 影響を及ぼすことになろう。信頼すべき筋によれば、今日の主エネルギー源の1 つである石油の世界全体の総需要は今世紀末までに、おそらくはもっと早く供給 量を上回るであろうと予測されている。従って、代替エネルギー源の開発は国家 的使命である。本発明は、そのような代替エネルギー源の開発を目的としたもの であり、水からエネルギーを取出すための独特の方法及び手段を提供する。この 方法は、汚染が々く、国の天然資源を劣化又は汚染することなく、実用上のどの ような目的にとってもパワー創生能力において実際上制限がない。[Detailed description of the invention] for imparting energy to fluids method and apparatus Background of the invention One of the major problems facing the country in the coming decades will be energy scarcity . Efforts to solve this problem are currently trying to reduce the country's energy consumption. It is aimed at a passive solution. This will postpone the problem However, it will never bring about a solution to the dead. A solution will be found in the near future Otherwise, there will be a global economic downturn, with serious social and economic consequences for people all over the world. It will have an impact. According to reliable sources, one of today's main energy sources is The world's total demand for oil, which is It is predicted that the amount will exceed that amount. Therefore, the development of alternative energy sources is a national This is our mission. The present invention is aimed at developing such alternative energy sources. provides a unique method and means for extracting energy from water. this The method is highly polluting and does not degrade or contaminate the country's natural resources. There is virtually no limit to the power generation capability for such purposes.
本発明の叙上及びその他の目的及び利点を達成するととができる態様は、添付図 をか照して記述した以下の記載から明らかになろう。Embodiments by which the stated and other objects and advantages of the invention can be achieved are illustrated in the accompanying drawings. This will become clear from the following description, which is written with reference to .
発明のg、要 本発明は、地球の自然力を利用することによってパワーを発生するための独特の 方法及び手段に関する。当該系は、その最も広い概念においては、該第に作用す る地球の重力場及び遠心力場が、重力場の作用を打ち消すとともに地球の遠心力 場の作用を最大限にするような態様で緩和されるように水域(湖水や海水などの 一定区域内の水)内に適正に配分された流体導管を配置することから成る。より 詳しくいえば、本発明の思想は、例えば水体からパワーを引出すことに適用され た場合、水域内に比較的大径のパイプのほぼU字形の区間を敷設し、有用な仕事 を創生ずるのに十分な容量及び速度の、核バイブを通しての水の流れを誘起する ために該U字形パイプ区間を地球の遠心力場及び重力場内に配向することから成 る。本発明の基硫をなす理論は、まず、系に対する重力の有害な作用を実除上最 大限に打消すことである。、この目的は、U字形パイプ区間の「U字」の入口側 脚部と出口側脚部とを地球の重心に対する位置関係において実質的に同一になる ように配分すること、及び、U字形パイプ区間の「U字」の長手部分を同じ重力 高さ位置に配置することによって達成することができる。この技法により、当該 系の作動部分に作用する重力は、実用上の目的にとっては有効に打消される。次 に、当該系をそれに作用する遠心力が企図された流れの方向において最大限とな るように地球の遠心力場に配向する。地球の回転によって生じる遠心力は、地球 の回転軸線に対して垂直力方向に作用する。パイプの長手区間内に収容された水 に作用する地球の遠心力の作用を最大限にするためには、パイプは、地球の北半 球で作動するときはほぼ北南の方向に、そして南半球で作動するときはほぼ南北 の方向に向ける必要がある。第3の目的は摩擦損失を最少限にすることである。Invention g, essential The present invention is a unique method for generating power by harnessing the earth's natural forces. Relating to methods and means. The system, in its broadest concept, is The Earth's gravitational field and centrifugal force field cancel out the effect of the gravitational field and the Earth's centrifugal force bodies of water (such as lakes and seawater) to be mitigated in a manner that maximizes field effects; consists of arranging properly distributed fluid conduits within a certain area (of water). Than Specifically, the idea of the present invention can be applied to extracting power from a body of water, for example. In some cases, a roughly U-shaped section of relatively large-diameter pipe can be laid in a body of water to do useful work. induce a flow of water through the nuclear vibrator of sufficient volume and velocity to create consists of orienting the U-shaped pipe section within the Earth's centrifugal and gravitational fields to Ru. The theory underlying the present invention is that, first, the harmful effects of gravity on the system can be effectively removed. The goal is to cancel it out as much as possible. , the purpose of this is to The leg and the outlet leg are substantially the same in position relative to the center of gravity of the earth. The same gravity should be applied to the longitudinal part of the “U” of the U-shaped pipe section. This can be achieved by placing it in a height position. This technique allows the The gravitational force acting on the working parts of the system is effectively canceled out for practical purposes. Next The system is designed so that the centrifugal force acting on it is maximized in the intended direction of flow. It is oriented in the Earth's centrifugal field so that the The centrifugal force caused by the rotation of the earth The force acts in the direction perpendicular to the axis of rotation. Water contained within a long section of pipe In order to maximize the effect of the Earth's centrifugal force on the Approximately north-south direction when operating in the sphere and approximately north-south when operating in the southern hemisphere It is necessary to point in the direction of The third objective is to minimize friction losses.
この目的は、平滑な内表面を有する大径のパイプを使用し、流れ方向の変更を必 要とするときは徐々に遷移させることによって達成される。本発明の思想の実用 への実施については以下に詳述する。This purpose uses large diameter pipes with smooth internal surfaces and requires a change in flow direction. This is accomplished by gradual transitions when needed. Practical application of the idea of the invention The implementation will be detailed below.
図面の簡単な説明 第1図は、1つの場所から他の場所へ水を厳送するために、あるいは、タービン 発電装置へ駆動水頭を供給するための手段として、本発明を利用する一実施例を 概略的に示す図である。Brief description of the drawing Figure 1 shows how to transport water from one place to another or by using a turbine. An embodiment of the present invention utilizing the present invention as a means for supplying a driving head to a power generation device is described below. FIG.
第2図は、系を地球の重力場及び遠心力場に対して方向づけするための好ましい 方法を示す説明図である。Figure 2 shows the preferred method for orienting the system with respect to the Earth's gravitational and centrifugal fields. It is an explanatory diagram showing a method.
第3図は、いろいろ々温度における水の動粘性率の値を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the values of the kinematic viscosity of water at various temperatures.
第4図は、実験によって測定された、いろいろな型式のパイプ及び粗面度に対す る摩擦係数とレイノルズ数のグラフである。Figure 4 shows various types of pipes and roughnesses measured through experiments. This is a graph of the friction coefficient and Reynolds number.
好ましい実施例の説明 添付図を参照すると1.第1図には、本発明の一側面を構成する作動方法論を組 入れた系(製置)の基本が示されている。この装置は、最も単純な形においては 、入口部分12と、出口部分14と、両者を連結した長手部分16とから成る流 体導管手段10によって構成される。Description of the preferred embodiment Referring to the attached diagram, 1. FIG. 1 illustrates an operational methodology that constitutes one aspect of the present invention. The basics of the installed system (manufacturing) are shown. In its simplest form, this device , an inlet section 12, an outlet section 14 and a longitudinal section 16 connecting the two. It is constituted by body conduit means 10.
この装置は、流れパターンの急激な遷移を回避すること、及び、平滑々内表面と 相轟大きな径を有する導管を設けることによって摩擦損失を最少限にするように 配分され構成されている。図示の実施例では、導管は、磨かれた平滑な内表面を 有する直径8ft (2,4m)の鋼製パイプで形成されている。パイプの長手 部分16と、入口部分12及び出口部分14は、該装置を通しての流体の流れを 増大させるために、装置に及ぼされる重力の有害な作用をできる限り打消すとと もに地球の遠心力場の作用を最大限にするような態様で地球の重力場及び遠心力 場内に配置する。第1図に示される装置を設げることによって、第1図に仮想線 で示されるような、装置の入口脚部分12が、装置に作動水頭を与えるためのフ ォアペイとしての役割を果す水域18によって設定される。この構成では、入口 バイブを設ける必要が回避され、従って入口バイブに随伴する摩擦損失が排除さ れる。装置の長手部分16は、重力に因る損失を最少限にするためにその全長に 亘って水面からほぼ一定の深さのところに維持される。図示の例では、長手部分 16は、約25マイル(、an−2Km)の長さを有するものとされている。本 明、ilT!3書に述べるいろいろな計算はこれに基いて行われている。This device avoids abrupt transitions in the flow pattern and has a smooth inner surface. Frictional losses are minimized by providing a conduit with a large diameter. distributed and structured. In the illustrated embodiment, the conduit has a polished smooth inner surface. It is made of steel pipe with a diameter of 8ft (2.4m). length of pipe Portion 16, inlet portion 12 and outlet portion 14 direct fluid flow through the device. In order to increase the Earth's gravitational field and centrifugal force in a manner that maximizes the effect of the Earth's centrifugal field. Place it on the premises. By installing the apparatus shown in FIG. 1, the virtual line in FIG. The inlet leg portion 12 of the device, as shown in FIG. It is set by a water area 18 that serves as a water pay. In this configuration, the inlet The need for a vibrator is avoided, thus eliminating the frictional losses associated with an inlet vibrator. It will be done. The longitudinal section 16 of the device is constructed over its entire length to minimize losses due to gravity. It is maintained at a nearly constant depth above the water surface. In the example shown, the longitudinal section 16 is said to have a length of approximately 25 miles (an-2 Km). Book Akira, ilT! The various calculations described in Book 3 are performed based on this.
謡2図を参照して説明すると、装置10は、9:Jとビて地球の北半球の60” のmWのところに位置するものとして選定されている。この位置では、パイプ の長手部分16P′3に任意の時点に存在する水体に作用する遠心力は、地球の 自転軸線20からパイプ内の水体の重心22までの測定値1979.5 マイル (2a6x2Km)の長さを有する半径腕18を介して作用する。水に作用する 遠心力を最大限にするために、パイプの長手部分16は、地球の遠心力26の成 分24(第2図)が所定の流れ経路に平行な方向に、即ち、流体の流れを増大さ せる方向に作用するように配向される。北半球では、装置10の向となる。=t tをこのように配置すると、装置内へ、そして装置を通しての水の流れは、装置 の入口に設げられたゲート弁28を開くことによって開始される。圧力水頭30 は、流体の流れを開始するための初期推力を供給する鋤きなする。例示の目的で 、この始動水頭は、30ft(9m)として選定されている。しかし、この装置 の原動力は、地球の自転によって創生される遠心力である。この製置は、実質的 にU字形であるから、パイプの入口脚部分12と出口腕部分14(長手部分16 と共に、装置の作動部分と称される)に及はされる重力(水面からi+j走して )は、均衡している。又、パイプの長手部分16は地表から測定して一定の深さ のところにあるので長手部分16を通って水が流れる間克服しなければならない 重力が存在しないことKも注目すべきである。水を地表にまで揚げ戻すのに克服 しなければならない唯一の力は、摩慄損失によって惹起される力である。例えば 単に水を1つの場所から他の場所へ移送すること、あるいは当業者には周知のタ ービン発電装置を駆動するのに必要な水頭を創生ずることなどの仕事をするため に、摩擦損失を上回る水頭を用いることができる。Referring to Figure 2, the apparatus 10 is located at 9:J and 60" in the northern hemisphere of the earth. is selected as being located at mW of . In this position, the pipe The centrifugal force acting on the body of water existing at any time in the longitudinal part 16P'3 of the earth is Measured from the axis of rotation 20 to the center of gravity 22 of the water body in the pipe: 1979.5 miles It acts via a radial arm 18 with a length of (2a6x2Km). acts on water In order to maximize the centrifugal force, the long section 16 of the pipe is connected to the component of the earth's centrifugal force 26. 24 (Figure 2) increases the flow of fluid in a direction parallel to the predetermined flow path, i.e. It is oriented so that it acts in the direction of In the Northern Hemisphere, this is the direction of the device 10. =t With this arrangement of t, the flow of water into and through the device is It is started by opening the gate valve 28 provided at the inlet of the . Pressure head 30 The plow provides the initial thrust to start the fluid flow. for illustrative purposes , the starting head is chosen to be 30 ft (9 m). However, this device The driving force behind this is the centrifugal force created by the Earth's rotation. This setup is essentially The inlet leg portion 12 and outlet arm portion 14 (longitudinal portion 16) of the pipe are U-shaped. and the gravitational force exerted on the working part of the device (i+j running from the surface of the water) ) is in equilibrium. Also, the longitudinal part 16 of the pipe has a certain depth when measured from the ground surface. must be overcome while the water flows through the longitudinal section 16. It is also worth noting that K does not have gravity. Overcoming challenges in bringing water back to the surface The only force that must be exerted is the force induced by the shock loss. for example simply transferring water from one location to another, or other methods well known to those skilled in the art. - To perform tasks such as creating the water head necessary to drive the bin generator. For this reason, a water head that exceeds the friction losses can be used.
本発明の効用について詳述する前に、再び第2図を参照して装置10を地球の重 力場及び遠心力場に配向するための手順を説明する。先に述べたように、この装 置は北扉60°の位置に配置することを想定している。この緯度では、地表上又 は地表近くに置かれた物体の回転半径は約t 979.5 マイル(5185K 11))である。これは、地球の半径5,959マイル(6570Km)にe0 8゜60°を掛けることによってめられる。従って、ベルト/I/26によって 嚢わされる遠心力は、i、979.5マイル(3185Km)の半径腕を介して 半径方向にh用する。この装置を先に述べたよ5に重力的にほぼ均衡状態に維持 し、それと同時に該装置に作用する地球の遠心力を最大限にするためには、装置 を北南方向に配向し、流体の流れを北から南の方向にしなければならない。装置 をこのような配向とした場合、流れ経路に平行に作用する、地球の遠心力の成分 24の大きさは、sin 50°に北PJ60°における地球の遠心力を掛けた 値に等しい。Before discussing the effectiveness of the present invention in detail, referring again to FIG. The procedure for orienting to a force field and a centrifugal field is described. As mentioned earlier, this outfit It is assumed that it will be placed at a position of 60° from the north door. At this latitude, The radius of rotation of an object placed near the earth's surface is approximately t 979.5 miles (5185K 11)). This is e0 within the Earth's radius of 5,959 miles (6570 km). It can be determined by multiplying 8° by 60°. Therefore, by belt/I/26 The centrifugal force absorbed is i, through a radius arm of 979.5 miles (3185 Km) h in the radial direction. As mentioned earlier, this device is maintained in a state of near equilibrium due to gravity. At the same time, in order to maximize the earth's centrifugal force acting on the device, should be oriented in a north-south direction, with fluid flow in a north-south direction. Device When oriented in this way, the component of the earth's centrifugal force acting parallel to the flow path The size of 24 is obtained by multiplying sin 50° by the centrifugal force of the earth at North PJ 60°. equal to value.
遠心力をめるための方程式は、F=MRW”である。The equation for calculating centrifugal force is F=MRW.
ここで、Mは遠心作用を受ける物体の質量、Rは遠心力が作用する半径腕の長さ 、Wはラジアンで表わした秒当りの角速度である。今、装置のパイプの直径を8 ft(2,4m)、パイプの長手部分の長さを25マイル(4α2Km)とし、 この装置を北緯60°のところに設置し、上述した態様に位置づけしたとすると 、上記方程式は下記のように書換えることができる。Here, M is the mass of the object subjected to centrifugal force, and R is the length of the radial arm on which centrifugal force acts. , W is the angular velocity per second in radians. Now, the diameter of the pipe of the device is 8 ft (2.4 m), the length of the long part of the pipe is 25 miles (4α2 Km), Suppose this device is installed at 60° north latitude and positioned in the manner described above. , the above equation can be rewritten as follows.
F =W/G x RxW’ 遠心力が作用する流体の重量は、直径8ft(2,4TIL)、長さ25マイル (4α2Km)のパイプ内に収容された流体(ここに例示した実施例では水)で あり、パイプの断面積に長さく単位ft )を乗じ、それに水の密度を乗じた値 に相当する。数式で表わせば、この装置の水の重量は、五14XR”Xパイプの 長さくft)x水の密度、即ち、五14×16×25(5,280)×641b 8./ft” =5cL24X132.000X(S4=424,427゜52 01bs、この重量を地球の重力で除して質量をめ、この質量に、遠心力の半径 腕(マイルなftで表わした値)と、地球の自転速度(秒当りラジアン)の二乗 を掛ければ、下記の式が得られる。F = W/G x RxW’ The weight of the fluid on which centrifugal force acts is 8 ft (2,4 TIL) in diameter and 25 miles long. (4α2Km) of fluid (water in the example shown here) contained in a pipe. Yes, the value is the cross-sectional area of the pipe multiplied by the length (unit: ft), multiplied by the density of water. corresponds to Expressed mathematically, the weight of water in this device is the weight of the 514XR”X pipe. length (ft) x water density, i.e. 514 x 16 x 25 (5,280) x 641 b 8. /ft" = 5cL24X132.000X (S4 = 424,427゜52 01bs, calculate the mass by dividing this weight by the earth's gravity, and add to this mass the radius of the centrifugal force. arm (in miles, ft) and the square of the Earth's rotational speed (in radians per second) By multiplying, we get the following formula.
F=五1ax16X132,0OOX64(1o、4st76o)(,0000 72(S)”32.174 F=424,42乙520(I Q、451,760)(,000000005 27076)F = (13,191,630、s ) (10,45t760 )(,00000000527076)F=13ス875,755,994.6 80 (,00000000527076)F = 726,710 lbg。F=51ax16X132,0OOX64(1o,4st76o)(,0000 72(S)”32.174 F=424,42 Otsu 520 (IQ, 451,760) (,000000005 27076) F = (13,191,630, s) (10,45t760 )(,00000000527076)F=13s875,755,994.6 80 (,00000000527076)F = 726,710 lbg.
北緯60°のところに設置されたパイプの長手部分の軸線に沿って作用する遠心 力成分24は、遠心力にe08゜30°を乗することによってめられる。従って 、遠心力成分24は、629,3301bg、であ7;) o コf’Lは、は ぼ195ft (5&5m)の水頭に匹敵する。実効水頭をめるには、この総水 類195ft (58,5m)から摩操損失分を差引かねばならない。直径が一 定の直線パイプの場合、摩擦損失は、方程式hb=f(v”/2g)(L/d) によってめられる。直径8ft(2,4m)のパイプを用いて大型反応器タービ ンを駆動するために毎秒90ft” の吐出量を得るのに十分な流速は、xsa zaft/秒である。これは、式Z=AV(ここでQは流鴛、Aはパイプの断面 積、■は流速)に基いている。摩擦係数fをめるには、装置が使用する水の温度 が50下(10℃)であるとする。第3図を参照して説明スルト、s粘性率(υ )はCLOOOO15ft”7秒として与えられる。流速及び動粘性率が知られ て込るとすれば、装置内を流れる流体のレイノルズ数は、式R=LV/υによっ てめることができ、それは、パイプの単位長さ当り25&85A33として算出 することができる。このパイプの素材として選ばれたのが平滑な銅であるとすれ ば、菓4図のグラフに示されるように上記レイノルズ数の場合の摩擦係数はα0 16である。本発明に使用されるような一定直径の長いパイプラインの場合、摩 擦による水頭の損失は、hf=f (L/d)V”/1 gである。これに加え て、パイプの湾曲による摩擦損失がある。ここに例示した実施例ではそのような 湾曲部が3ケ所あり、各湾曲部は3oft(p、1m)の曲率半径を有するとし て、55ft(167TIL)の長さのパイプに相当し、合計165ft(5α 1m)の長さのパイプが専任することに々る。又、パイプラインの入口部分は、 パイプラインへの入口部における摩擦損失を排除するように朝顔形の開口を用い ている。摩擦損失のための計算は多い目になされている。即ち、このようなla 擦損失の計算に用いられるパイプの長さは太き目に見積られ、摩擦損失を十分に 船釣するように8 ft (2,4m)径の/くイブではなく、6ft (1− s雇)径の/くイブの摩擦係数を用いた。この計算は以下の通りであ、を。Centrifugal force acting along the axis of a long pipe installed at 60° north latitude The force component 24 is determined by multiplying the centrifugal force by e08°30°. Therefore , the centrifugal force component 24 is 629,3301bg, and 7;) o f'L is Equivalent to a water head of approximately 195ft (5&5m). To obtain the effective head, this total water Friction loss must be subtracted from the class 195ft (58.5m). diameter is one For a fixed straight pipe, the friction loss is given by the equation hb=f(v”/2g)(L/d) It is determined by Large reactor turbine using 8ft (2.4m) diameter pipe A flow velocity sufficient to obtain a discharge of 90 ft" per second to drive the zaft/second. This is based on the formula Z = AV (where Q is the pipe and A is the cross section of the pipe. product, ■ is based on the flow velocity). To calculate the friction coefficient f, the temperature of the water used by the device Suppose that the temperature is below 50°C (10°C). Explanation with reference to Figure 3 Sult, s viscosity (υ ) is given as CLOOOOO15ft”7 seconds.The flow velocity and kinematic viscosity are known. Then, the Reynolds number of the fluid flowing through the device is given by the formula R=LV/υ. It can be calculated as 25&85A33 per unit length of pipe. can do. The material chosen for this pipe is smooth copper. For example, as shown in the graph in Figure 4, the friction coefficient for the above Reynolds number is α0 It is 16. For long pipelines of constant diameter, such as those used in the present invention, The head loss due to friction is hf=f(L/d)V”/1g.In addition to this, Therefore, there is friction loss due to the curvature of the pipe. In the example illustrated here, such Assume that there are three curved parts, and each curved part has a radius of curvature of 3oft(p, 1m). corresponds to a pipe length of 55 ft (167 TIL), totaling 165 ft (5 α 1m) long pipes are often used exclusively. In addition, the entrance part of the pipeline is A morning glory-shaped opening is used to eliminate friction losses at the entrance to the pipeline. ing. Many calculations have been made for friction losses. That is, such la The length of the pipe used to calculate the friction loss is estimated to be thick, and the length of the pipe used to calculate the friction loss is Instead of using a 8 ft (2.4 m) diameter pipe like you would use for fishing on a boat, you should use a 6 ft (1-1 m) diameter pipe. The coefficient of friction of the diameter/cavity was used. This calculation is as follows.
hf = f(L/d)ψ/2g hf =(、016)(132,565/8)(1281/64)hf = ( ,016)(16,57α62)(,20)hf = (265,13)(,2 0)hf −5五〇26 ft、(141m)この摩擦損失を先に計算した総水 類から差引くことによって、はぼ141 ft (42,87FL)の正味実効 水頭がめられる。この正味水頭は、例えば、発電機を駆動するために地上へ流体 を持揚げること、流体を1つの場所から他の場所へ搬送すること、又は他の所望 の実用上の目的のためなどの生産的な仕事を行うのに利用することができる。hf = f (L/d) ψ/2g hf = (, 016) (132,565/8) (1281/64) hf = ( ,016)(16,57α62)(,20)hf = (265,13)(,2 0) hf -55,026 ft, (141 m) Total water with this friction loss calculated earlier By subtracting it from the net effective amount of 141 ft (42,87 FL) The head of the water is broken. This net head is, for example, the amount of fluid flowing to the ground to drive a generator. for lifting fluids, conveying fluids from one location to another, or for any other desired purpose. can be used to perform productive work such as for practical purposes.
逼度r 国際調査報告Tightness r international search report
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