浮力做功抬轿系统

2015年12期《能源思考》杂志刊登了本人很早以前撰写的一篇文章《海滨水电城模式简单介绍》(见该期51-53页)，讲到了外力打击型动力模式(注射器排水模式)工作原理，该外力打击型动力模式最终的动力来源是多台起重机工作，我在与中科院专家探讨这个问题的时候，专家也提到起重机是要耗油的，如果用油来换电，可能不如用油去发电直接一些。当然，专家的这个结论是不是正确还有待科学验证，因为起重机是省力机械，里面综合利用了杠杠、滑轮、液压等省力原理，怎么说它消耗的都应该是比较少的。但是鉴于该方案仍旧是一个笨拙的设计方案，今天我与大家谈的是另外一个发明，避开消耗油、电等我们人类社会急需的能源，而是通过不费油、电等能源达到我们所需要的理想目标，这就是浮力做功抬轿原理。这个发明，我也早与中科院的一些专家学者讲过了，他们都知道我这个发明。

什么是浮力做功抬轿原理?

我先解释一下轿夫抬轿。下左图示。大家都知道，轿夫抬轿一般是两个人抬一个人，也有八抬大轿，很多人抬一个人，人越多大家都觉省劲。今天我所讲的坐轿子的人可不是大官，而是为人类社会做出重大贡献的打击重锤(下右图示)，它重量非常大，因此也要求轿夫的力气特别大。

浮力做轿夫，那么它的力气到底有多大?我们可以看一个例子。下图是80万吨巨轮，当然这上面承载了非常巨大体积的设施，但无论它体积和重量多大，浮力都能让它轻松浮在水面上。大家都知道，一个铁块会一直沉到海底，但庞大的钢铁巨轮却能轻松浮游在水面上。据说目前世界上最大的钢铁巨轮是超过80万吨吨位!大家想一想，一个80万吨的钢铁巨轮能在水面上乘风破浪，而一个小铁块却直坠水底，到底是为什么呢?这个问题，其实是一个小儿科的问题。答案就是浮力所揭示的道理——浸在水中的物体浮力的大小等于它所排开的水体积的重量。所以很显然，决定下沉与否的，并不只是物体的属性(比如铁就下沉，木头就浮在水面上)，而是与物体排开水体积的重量有直接关系。理解了这一点，便明白钢铁只要造得形状规模合适也是可以浮在水面上乘风破浪的。再举一例就是冰山。大家都知道一座冰山的重量，那可不止十万吨，二十万吨，不仅体积庞大，而且重量更是让人吃惊。但冰山再大，也大不过浮力，南极的冰山浮在水面的图片，想必网友都看见过。如下右图。冰山四周环水，它有多重，其浮力也便有多大。在本模式当中，想让重物恢复原位，也可使用浮力，浮力就像轿夫抬轿一样，将重物抬到高处预定位置，有浮力这个大力士，何愁重物不乖乖就擒呢。明白其中道理后，具体怎么去做，工程人员当然比我们更精细，更有办法了。因为打击系统是在海平面之下很多，另外本模式的下掘深度可以是不受限制的，可拓展空间非常大，浮力便可大显身手了。

当然，浮力做功抬轿的对象打击重锤就会选择密度比较大、质量比较大的物体，并且体积还尽可能得小，这样做出来才结实、实用、可靠。当重锤下落时，脱钩自动脱落，重锤一落到底，击向打击系统的中间介质。返回原位时，就用到了下面这个浮力做功抬轿模式。大家说，一座山峰有多大重量?从一千米高度落下，撞击在陆地上，相信大家由此可以联想到陨石撞击地球，大家查看过相关资料之后，便知道其力度非常之大的; 当然，外力打击系统的力度绝对不会影响到地球的，虽然它也有非常大的力量，但是它的力量是用来工作的，不是用来破坏的，如果单身阀水库是一个非常巨大的注 射筒(也可以其它形状)，打击重物像柱塞一样，我们前面设计的图片就像一个柱塞，如下图。当水库的水位到达打击刻度时，正好落在下面的注射筒里，直击水库 中的浮标(浮在水面上的盖子标记)，直压下去，将库中的巨大水量排出库外。这样的话，就省去了前面文章中所讲的中间介质了。比方说，单向阀水库高度100 米，当注水注满到达指定刻度并且发出打击信号后，打击重物应声而落，直击水面，排水成功。所以说，打击重物要与下面注射筒正好配套才行。
 

简单来说，浮力做功抬轿系统有重力势能向下做功，也有力大无穷的浮力向上做功，担当起轿夫的责任，能够把几百万吨甚至更重的重锤抬起来恢复原位。向下有重力做功，向上有浮力做功，中间有大气压强扮演一个协调的角色，像上图蓝色箭头所示的小比例细高细高体积的水量，就来来回回跑跑龙套，这出浮力做功抬轿的大戏就真正上演了。这里需要强调一点，重力具有无穷的力量，是使用不完的，那么作为重头戏的浮力到底有多大力气则是非常重要的事。我们先研究一下上面图示。根据浮力原理，物体(这里肯定是中空的)浸入水中的体积越大，受到的浮力越大。因此，本系统设计了一个下拉浮洞，长度和周围径宽完全可以根据需要决定。本水电城模式的最大优势在于可以无限地下挖，比如，浮洞下挖几百米没有什么不可以的。这样一来，这里所需要的浮力便可以变得很大很大，可以说需要多少，便能给多少。由于具备这一优势，在本系统当中，浮力便是可以根据需要来设计的，需要多大，就设计多大。这样打击重物的重量就可以设计得非常大。大家注意，在本系统中，相对薄弱的环节是D处，因此，在设计时可以考虑通过降低C处的高度来为它减压。也就是说，只要能达到正常排水的目标，这里的高度不必太高，适可而止就行了。另外，还可以采用下拉浮洞加宽法，制造短程就能增加浮力的特型装置，比如，中间立柱装置，而不一定是如上图的中空倒三角装置。综合来看，本模式越来越强大，其中的薄弱环节越来越少了。

上面所说的只是一个轿夫，浮力做功抬轿系统并不只是一个轿夫，可以根据需要有多个，比如下图所示就有四个轿夫，即四个浮力做功抬轿系统。

可能读者要问了，如果浮池周围像水桶一样是密闭型的，如何使轿杆上下自由运行呢?这里不必担心，这些原理，包括上面我所讲的，以前都与中科院专家探讨过的，可以有多种设计解决这个问题。大家对水桶都非常熟悉。有一个理论叫水桶短板理论，意思是说，整只水桶只要有一个短板无用，整只水桶就都归于无用。这就是著名的个体成败决定集体成败的例子。但在这里，短板理论恰恰反了过来，短板不但有用，而且正好是本系统所需要的，这是非常有意思的事。短板有短板的优势。这里所说的短板，是一种升降装置，像电梯一样上下运行，上面覆有一个一定厚度的简陋浮盖，轿杆是与短板同时浮升的，也可以说外形样子有点像大型商场角端的那种圆型透明电梯，上下运行非常轻捷迅速。这样的运行系统，从原理上来讲不是永动机，但从其特征上来看倒像是永动机，因此我称它为“不是永动机的‘永动机’”，它既不费油，也不费电，轻松免去油电之累，这正是海滨水电城的浮力做功抬轿系统，其前景当然是非常乐观的。

当然，除了短板系统之外，还有很多方法。类似下图意思的弹性起伏结构，杂技顶碗分段升降结构……还有很多，都是可以比较和尝试的，可能相比之下，都不如短板系统来得简单、实用和快捷。

关于大气压强使工作水量(即C处蓝色箭头部分)回到D处，则是通过注射器工作模式实现的。其实注射器的柱筒与柱芯之间就是真空管道，随着柱芯上拉回原处，在大气压强的作用之下，工作水量便返回到原来位置。如下图所示。根据托里拆利实验，这里D处的高度应该只有十几米，但该原理并不限制周围的径宽，也就是说径宽可以是无限延伸的。而C处蓝色箭头处的浮池则是细高细高的，只要能容得下升降装置即可。从理论上讲，该系统是以径宽换细高，以宽度换高度。当然如果觉得该系统的直角形浪费了距离，浪费了水，也可以改装成倾斜式。如下右图。下面图示告诉大家，B处和E处，都是阻水阀门，既可以选择B处，也可以选择E处。本系统抬高的高度为C处蓝色箭头长度，与整体工程比起来，确实不是很高的。希望大家对此发明设计细心体会。另外，需要强调一点，本发明系统当中，我认为薄弱环节可能是托里拆利实验证明了的大气压强撑起高度这个环节，万一这个环节不给力，也是可以用其它方式来缓解的，比如下图的液压千斤顶原理，和文章末尾段落介绍的虹吸与侧洞流出原理，都能够妥善解决。

其实，浮力做功抬轿系统也是一个如上图所示的液压千斤顶，是可以用力将左边的水量排到右边大件里去的。这个液压千斤顶，以前我和中科院专家讨论过。事实上完成这个排水任务并不是一个多大的难题。换句话说，对于浮力做功抬轿系统是有多种方案可供选择的，也是可以考虑综合利用各种方案的(如果实验证明一种方案不能够顺利完成的话)。本人认为，对于这些方案，首选还是注射器原理。对于下面图示，宜先从连通器原理来理解，两边其实就是同一个容器，只不过是形状不同罢了，然后再结合托里拆利实验来领会，便一目了然了。

大家也看到了，上图画得倾斜洞特别粗壮，以粗壮对细高，应该特别管用了，完成整个任务不会花太多时间。另外，这预备之用的真空洞(其实洞上部真空，作为引水之用，相当于虹吸管原理)还可以建得与地面同高，与上图类似，其最高水位区有巨大的外流接口，直通向往下掉落发电的瀑布飞流当中，形成部分水循环。这番理论见我以前在中国能源网发表的论文《论外力打击动力模式与海底辅助排水系统》一文，里面详细介绍了长侧洞跳水打击理论，打击完的用水便“从侧洞流出，与飞流直下的发电水流汇聚一起”(引自原文)，形成循环再使用了。

最后需要强调的是，B,E 两处都是阻水阀门，可先打开E 再开B 。先打开E 后，下拉浮洞当中的浮力装置受力上升（有一个先小后大的过程），但仍受压制于重锤，待装置所受到的浮力越来越大，这时再打开B，两力汇合一处，一举成功。回收之时，可先关掉B阀门，以粗壮对细高，使水位降回到E处附近，直到浮力装置不起为宜，再关闭E阀门。如果确实需要的话，也可以另建下拉浮洞装置所配套的专用冲击系统，冲击之时与B处的专用系统协调用力，这样就不会存在任何问题了。

总而言之，本发电模式的最大问题是重锤如何升起、恢复空中原位的问题。这个问题解决了，其它所有问题都是次要的，都是能够轻易解决的。大家肯定能够明白这一点。

注释: 所谓真空管，实际上是虹吸管，实践起来非常容易， 和注射器管是一个道理。

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作者: 李道东

来源：中国能源网

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