Кинетронные супертехнологии и перспективная энергетика

* Статья предлагается в порядке обсуждения. Мнение редакции, основанное на классической научной школе, может не совпадать со мнением авторов.

Концепция «кинетронных супертехнологий» является системным объединением двух авторских подходов: «кинетроники» и «супертехнологий» [1-2]. В кинетронике строго доказывается, что всё пространство Вселенной заполнено минимальными по размеру и массе (а значит, неделимыми, то есть истинно элементарными, базовыми) частицами материи — «кинетронами» («кинемос» — движение, «трон» — базовая частица, основа).

В масштабах Вселенной вся совокупность движущихся кинетронов образует «мировую кинетронную среду» (МКС), которую в первом приближении можно рассматривать как плотный «броуновский кинетронный газ». МКС обладает колоссальной энергетической плотностью — более 10³³ Дж/м³ (оценки получены на основе применения классических моделей эфиродинамики), практически мгновенно возобновляющей среднюю энергетическую плотность благодаря огромной скорости движения (более 10²¹ м/с — измерена в 1987-1990 годах), как самих кинетронов, так и кинетронных волн в МКС. Это позволяет создавать эффективные автономные бестопливные кинетронные энергогенераторы (ЭГ) — тепловые, электрические и т.п., при этом единственным видом «топлива» для таких ЭГ являются кинетронные потоки (волны) МКС.

Кроме того, при определённых условиях МКС может передавать кинематический импульс физическим телам (то есть создавать управляемый вектор тяги), что позволяет создавать эффективные кинетронные приводы, а также бестопливные энергетические (и транспортные) системы на их основе, которые могут функционировать в любом месте мирового пространства.

Базовые принципы кинетроники хорошо согласуются как с известными (в том числе классическими) физическими концепциями («атомистическая» модель мира Демокрита, теория мироустройства Ньютона, законы электромагнетизма и т.д.), так и с современными физическими моделями («тёмная» материя и бозоны Хиггса, теория струн и т.п.).

«Супертехнологический» подход предусматривает эффективные структурноиерархические методы быстрой разработки и внедрения широкой номенклатуры массово востребованных, экологически безопасных, дешёвых и высококачественных товаров и услуг (в том числе в сферах: автономная бестопливная экологически чистая энергетика и транспорт, обработка и передача информации, технологическое оборудование различного назначения, строительство, АПК, биомедицина, наука, образование и т.д.), работа которых основана на широком использовании процессов и эффектов кинетронной физической природы и обладающих принципиально новыми потребительскими свойствами.

В практическом плане первые бестопливные (по сути — кинетронные) энергогенераторы (ЭГ) были разработаны: Майклом Фарадеем в 1831 году (к сожалению, такой КСТ-ЭГ не был полностью бестопливным); Джоном Кили в 1872 году (КСТ-ЭГ, использующий резонансно-вибрационные кинетронные эффекты); Натаном Стабблфилдом в 1880 году (КСТ-ЭГ, использующий эффект магнито-кинетронной индукции); Николой Тесла в 1889 году (КСТ-ЭГ, использующий высокочастотный высоковольтный искроразрядник и резонансный трансформатор специальной конструкции).

Николе Тесла принадлежат эти поистине пророческие слова: «Наш мир погружен в огромный океан энергии, мы летим в бесконечном пространстве с непостижимой скоростью. Всё вокруг вращается, движется — всё энергия. Перед нами грандиозная задача — найти способы добычи этой энергии. Тогда, извлекая её из неисчерпаемого источника, человечество будет двигаться вперёд гигантскими шагами».

Далее следуют разработки Альфреда Хаббарда (1921 год), Томаса Генри Морея (1926), Виктора Шаубергера (1920-1945), Ганса Колера (1920-1950), Вильгельма Райха (1940 год) и десятков других изобретателей первой половины прошлого века. К сожалению, подобные конструкции часто не отличались высокой эффективностью работы и имели невысокую стабильность работы. Были и другие недостатки у таких конструкций, не позволяющие быстро наладить серийное их производство и сбыт.

Всего за последние 125 лет в мире было разработано несколько десятков различных конструкций бестопливных КСТ-ЭГ (и КСТ-моторов), некоторые из них выпускаются небольшими партиями — под конкретные заказы. Удельная себестоимость таких КСТ-систем пока остаётся высокой — более $ 1000 за 1 кВт, однако по мере совершенствования конструкций таких КСТ-систем, супертехнологий их изготовления и увеличения индекса серийности выпуска, удельная себестоимость стремительно падает и уже через несколько лет может снизиться ниже $ 200 за 1 кВт.

Конвертирование энергии МКС

Главной задачей любого бестопливного КСТ-ЭГ (то есть конвертора энергии МКС в энергию потребительского формата) является преобразование трёхмерного (3D) формата броуновского кинетронного газа МКС в локальном рабочем объёме в одномерный (1D) кинетронный поток, который на втором этапе преобразуется в однонаправленный материальный поток потребительского формата: Ш-поток нагретого теплоносителя, электрический ток, скоростной поток жидкости, газа или твёрдого тела и т.д.

Необходимо отметить, что потенциальная удельная мощность мировой кинетронной среды может составлять более 10⁵² Вт/м³, в то время как удельная мощность и энергетическая плотность магнитных, электрических, электромагнитных и «гравитационных» полей несоизмеримо меньше удельной мощности и энергетической плотности мировой кинетронной среды. В реальных КСТ-ЭГ используется лишь мизерная часть потенциальной удельной мощности МКС — менее 10^-40, при этом удельная выходная мощность такого ЭГ может составить более 10 МВт/м³ (или 10 кВт/л), что вполне достаточно для практических нужд.

Энергетическая эффективность КСТ-ЭГ оценивается двумя следующими базовыми параметрами [2]:

1. Коэффициент полезного действия (КПД) — отношение мощности, отдаваемой в нагрузку («полезной» мощности), к суммарной мощности всех энергетических потоков, входящих в активную рабочую область ЭГ (суммарная потребляемая мощность). КПД всегда меньше 1 или 100 %, так как часть потребляемой (от всех источников энергии) мощности теряется в ЭГ в процессе её преобразования в полезную мощность.

2. Коэффициент конверсии мощности (ККМ) — отношение мощности, отдаваемой в нагрузку («полезной» мощности), к мощности, затрачиваемой на запуск ЭГ на рабочий режим и его поддержку. ККМ в эффективных КСТ-ЭГ всегда существенно больше 1 (или 100 %), так как меньшая часть потребляемой мощности из МКС используется на запуск и поддержку рабочего режима, а существенно большая часть этой поглощённой мощности преобразуется в потребительский формат и передаётся полезной нагрузке. Именно поэтому часто КСТ-ЭГ условно называют «сверхединичными» или «бестопливными».

Базовые физические эффекты, применяемые в КСТ-ЭГ

Следует отметить, что на сегодняшний день известно несколько десятков различных физических эффектов кинетронной природы, используемых для работы КСТ-ЭГ, и число таких эффектов с каждым годом растёт. Мы ограничимся рассмотрением лишь базовых кинетронных физических эффектов, которые наиболее часто применяются в КСТ-ЭГ.

Все базовые кинетронные физические эффекты, практически решают схожие задачи в суперэнергетике: обеспечивают преобразование кинетронных энергетических SD-потоков броуновской (хаотической) МКС в ID-энергетические (организованные) потоки потребительского формата: тепловой поток, электрический ток, механическое движение.

За последние 125 лет в мире было разработано несколько десятков различных конструкций бестопливных КСТ-ЭГ, некоторые из них выпускаются небольшими партиями. Удельная себестоимость таких КСТ-систем пока более $ 1000 за 1 кВт, однако по мере совершенствования конструкций и технологий изготовления и увеличения индекса серийности выпуска, удельная себестоимость уже через несколько лет может снизиться ниже $ 200 за 1 кВт

1. Кинетронно-механический «эффект гравитации». Обычно под гравитацией понимают «притяжение на расстоянии одного физического тела (объекта) другим». Однако, из первого закона Ньютона следует, что никакие два физических тела на расстоянии, превышающем габариты этих тел, не могут повлиять непосредственно друг на друга, то есть передать друг другу кинематический импульс, энергию и информацию, так как при отсутствии контактного взаимодействия между указанными двумя телами каждое из тел двигается прямолинейно и равномерно (если только эти тела контактно не будут взаимодействовать с другими физическими телами). Откуда следует, что для опосредованного физического влияния на расстоянии одного тела на другое необходимы другие тела или частицы-посредники (как правило, очень мелкие), реализующие эстафетную передачу энергии и кинематического импульса.

Таким образом, из первого закона Ньютона логически строго следует необходимость существования МКС, заполняющей всё пространство Вселенной, а также следует, что «гравитационное» взаимодействие тел невозможно без наличия МКС (ненулевое значение гравитационной постоянной однозначно указывает на присутствие такой мировой материальной среды).

При этом на уровне физического механизма на самом деле одно тело не притягивает другое тело на расстоянии, а лишь создаёт кинетронное экранирование — «кинетронную волновую тень», что приводит к уменьшению давления МКС между телами, по сравнению с кинетронным давлением МКС с внешней стороны этих тел. Градиент такого давления и вызывает «приталкивание» таких тел друг к другу с силой, пропорциональной массам этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. Говоря другими словами, эти тела не «гравитируют», а «приталкиваются» друг к другу МКС [1]. Управление подобным процессом «приталкивания» тел за счёт энергии и кинематического импульса МКС позволяет создавать эффективные КСТ-ЭГ с ККМ > 5 и КПД > 85 %.

2. Эффект магнитно-кинетронно-электрической индукции. Открытый в 1831 году Майклом Фарадеем эффект заключается в том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего плоскость электропроводящей рамки, в последней возникает электродвижущая сила (ЭДС) кинетронной физической природы [1-5].

На рис. 1 показана токопроводящая рамка, внутренний объём которой пронизывает пучок силовых линий магнитной индукции B(t), сосредоточенный в цилиндрическом объёме. Силовые линии магнитной индукции (при изменении их плотности в пучке) являются инициаторами появления «электродвижущей» силы (ЭДС), то есть силы, движущей электрически заряженные частицы в электропроводящем материале рамки. Эта «электродвижущая сила» (на рис. 1 условно показана пунктирными стрелками) имеет немагнитную и неэлектрическую, а микромеханическую физическую природу [1-2].

В [1-5] показано, что именно МКС с помощью соответствующих вихревых кинетронных потоков-волн (пунктирные окружности на рис. 1) передаёт кинематический импульс и энергию электрически заряженным частицам. При этом появление асимметрии кинетронных потоков, вызывающее градиент «электродвижущей» силы, происходит за счёт «управляющего сигнала», в виде усиленных МКС кинетронных волн, возбуждаемых за счёт нестационарного процесса изменения количества силовых линий в пучке. Применение этого эффекта позволяет создавать высокоэффективные КСТ-ЭГ с ККМ > 5 и КПД > 85 %.

3. Электро-гидро-кинетронный эффект Юткина. Открыт в 1950 году. При электрическом разряде в жидкости происходит электрический микровзрыв с практически мгновенным выделением энергии кинетронных потоков в некотором объёме вокруг электрического разряда. При этом количество и скорость выделяемой энергии в зоне электрического разряда зависит от многих причин, в том числе от параметров электрического разряда и свойств жидкости, а волну сжатия, возникающую при интенсивном испарении жидкости в зоне разряда и расширении пара в электродуговом промежутке, можно вызвать как одиночным мощным импульсным электрическим разрядом между электродами, помещёнными в жидкость, так и последовательной серией импульсов.

Дополнительная энергия в этом эффекте появляется за счёт резкого увеличения коэффициента поглощения кинетронных потоков МКС, естественным образом пронизывающего резонансный объём жидкости за счёт электро-гидро-кинетронного ударного возбуждения. Данный эффект является основой для разработки параметрических рядов КСТ-ЭГ, преобразующих энергию МКС в тепловую и электрическую энергию потребительского формата, при этом в качестве рабочего тела используется парогазовая смесь. ККМ таких систем может превышать пять, а КПД подобных конверторов редко превышает 80 %.

Дополнительная энергия в эффекте Юткина появляется за счёт резкого увеличения коэффициента поглощения кинетронных потоков мировой кинетронной среды, естественным образом пронизывающего резонансный объём жидкости за счёт электро-гидро-кинетронного ударного возбуждения

4. Эффект вихревого реверса Джанибекова. В 1985 году космонавт В. Джанибеков, находясь на борту орбитальной космической станции, обнаружил феномен кинетронно-вихревой природы: раскрученная в невесомости вокруг своей собственной оси гайка-«барашек» равномерно вращалась некоторое время, а потом быстро спонтанно переворачивалась на 180° и вращалась дальше, потом опять спонтанно переворачивалась и т.д.

Согласно закону сохранения момента импульса, в рассматриваемом эффекте на гайку должны действовать внешние периодические (реверсивные) кинетронные потоки МКС. При этом возникает режим резонансного поглощения кинематического импульса и энергии указанных кинетронных потоков.

Данный эффект лежит в основе работы КСТ-ЭГ: вместо гайки используется постоянный магнит, помещённый внутрь электрической катушки, при этом периодическая смена направления магнитног потока, пронизывающего указанную катушку, согласно закону магнитно-кинетронно-электрической индукции, возбуждает в катушке ЭДС, пропорциональную частоте изменения направления магнитного потока.

5. Кинетронно-механический эффект Казимира. Эффект был открыт в 1948 году и заключается в «приталкивании» (или расталкивании) двух электропроводящих электрически нейтральных тел за счёт понижения между такими телами давления МКС, обусловленного взаимным экранированием этих тел от фоновых кинетронных волн. Наиболее выражен эффект для двух параллельных зеркальных поверхностей, размещённых на близком расстоянии. Однако эффект Казимира существует и для более сложных топологий тел. На основе эффекта Казимира реализуются наноматрицы «кинетронных диодов», обладающих односторонней проводимостью кинетронных потоков, что позволяет создавать КСТ-ЭГ с ККМ > 10 и с КПД > 90 %.

6. Магнитно-кинетронно-механический эффект Минато. Эффект был открыт в 1995 году. Сущность эффекта заключает в том, что расположенные пилообразно на немагнитном диске постоянные магниты обеспечивают самоподдерживающееся вращение такого колеса при поднесении внешних магнитных скоб к ободу колеса. Ассиметрично расположенные магниты при начале вращения диска Минато от небольшого внешнего механического импульса вызывают в первоначально изотропном объёме МКС (в зазоре между ротором и статором) соответствующие возмущения, приводящие к возникновению градиентов сил давления МКС, действующих по касательной к ободу диска ротора (аналогично «электродвижущим» кинетронным силам в эффекте Фарадея). Эффект Минато используется для создания магнитомеханических КСТ-конверторов с ККМ > 5 и с КПД > 80 %.

7. Магнито-кинетронный бистабильный эффект Флойда Свита. Открыт в начале 1990-х годов и проявляется в «бистабильных магнитах» (БМ) при их возбуждении импульсами с частотой, совпадающей с собственной резонансной (магнитострикционной) частотой БМ. При подаче внешнего магнитного поля небольшой напряжённости за счёт положительной обратной связи в структуре БМ инициируется лавинообразный процесс изменения магнитной полярности, при этом резко увеличивается коэффициент поглощения кинетронных потоков (волн) МКС. Применение эффекта Флойда Свита в КСТ-ЭГ позволяет получить ККМ > 100 и КПД > 90 %.

8. Кинетронно-электрический эффект контактной разности потенциалов Вольта. Открыт в конце XVIII века: на границе различных веществ (в том числе и металлов) спонтанно возникает так называемая «контактная разность потенциалов». Переход свободных электронов от одного вещества в другое происходит за счёт воздействия на контактирующие вещества кинетронных потоков МКС, так как топологические структуры электронных оболочек атомов таких контактирующих веществ сильно отличаются: при контакте таких веществ возникают резонансные электро-кинетронные процессы локального возбуждения МКС, приводящие к резкому снижению энтропии в зоне контакта указанных веществ. Поэтому МКС, стремясь увеличить энтропию, направляет вполне организованные (не хаотичные) кинетронные потки (волны), появляющиеся благодаря указанному резонансу, чтобы погасить возникшие резонансные низко энтропийные процессы в зоне контакта этих веществ.

Если отвести тем или иным способом перешедшие свободные электроны от вещества-акцептора в вещество-донора подальше от зоны контакта в замкнутой через нагрузку электрической цепи с помощью специального электро-кинетронного диода, то такая система будет постоянно создавать контактную ЭДС, фактически конвертируя кинетронную энергию МКС в электроэнергию, поступающую затем в нагрузку. В 1950-х годах академик П. К. Ощепков демонстрировал эксперимент с проволокой из сплава меди и алюминия, в котором концентрация меди линейно убывала от одного конца такой проволоки к другому, а концентрация алюминия адекватно возрастала. Перерезав эту проволоку посередине и включив в этот разрыв лампочку, Ощепков демонстрировал «вечное» горение этой лампочки за счёт кинетронно-электрического эффекта контактной разности потенциалов.

9. Эффект горения солёной воды Канзиуса. Открыт в 2007 году. В аппарате Канзиуса, работающем на основе данного эффекта, вода подвергается воздействию радиоволн с частотой около 14 МГц, которые ослабляют связи атомов в молекуле воды за счёт резонансных процессов и высвобождают водород. При этом дополнительная энергия для подобного «сверхединичного» резонансного гидролиза поступает из МКС. Это позволяет создавать КСТ-ЭГ с ККМ > 2 и КПД > 80 %.

Наиболее быстро внедряются бестопливные КСТ-ЭГ в Китае. Например, китайский изобретатель Ванг Шум Хо много раз публично демонстрировал работу своего КСТ-ЭГ (мотора-генератора), в том числе на Шанхайской всемирной выставке ЭКСПО-2010. В 2008 году его КСТ-ЭГ успешно завершили полугодовое испытание, которое проводилось в рамках энергетической программы китайского правительства по критериям надёжности и безопасности. Правительство Китая рассматривает быстрое внедрение указанных КСТ-ЭГ в качестве стратегического направления бурно развивающейся китайской суперэнергетики. Несколько лет назад правительство Китая выделило десятки миллиардов долларов на замену обычных электрогенераторов на устаревших угольных ТЭС на бестопливные КСТ-ЭГ. Бестопливные КСТ-ЭГ планируется установить также на автомобили и другую транспортную технику.

Программы, основанные на аналогичных КСТ научно-технических подходах в суперэнергетике полным ходом реализуются во многих странах мира. Так, например, в 2009 году Конгресс США утвердил пакет экстренных мер по оздоровлению американской экономики объёмом $ 787 млрд, в том числе и на бестопливные супертехнологии. Аналогичные КСТ программы (прежде всего, в энергетике) реализуются также в Японии, Германии, Израиле, Индии, Ирландии, ОАЭ, Гонконге, Австралии и многих других странах. Более 50 фирм в мире (в том числе Boeing, GM, Mitsubishi и др.) уже приступили к разработке или даже к серийному производству аналогов КСТ-ЭГ. Это обусловлено тем, что достаточно высокие мировые цены на энергоносители приводят к сильному торможению научно-технологического и социального прогресса на планете (стагнации во многих отраслях реальной экономики), в то же время в некоторых странах добыча и продажа нефти имеет рентабельность более 800 % (ОАЭ и др.).

Общее падение рентабельности от продажи традиционных видов энергоносителей заставляет крупных монополистов в этой сфере диверсифицировать свои капиталы, вкладывая значительные средства (как правило, без афиширования) в развитие супертехнологий (аналогичных КСТ) и прежде всего в суперэнергетику и супертранспорт

Кроме того, общее падение рентабельности от продажи традиционных видов энергоносителей заставляет крупных монополистов в этой сфере диверсифицировать свои капиталы, вкладывая значительные средства (как правило, без афиширования) в развитие супертехнологий (аналогичных КСТ) и прежде всего в суперэнергетику и супертранспорт.