Главная    Кафедра прогнозов     «Как прогнозисты хотят поменьше работать на даче» (часть 2)

Размещено на сайте 17.04.2008.

«Как прогнозисты хотят поменьше работать на даче»

часть 2

Ю.Даниловский



Окончание. Начало в предыдущем выпуске.

Рассмотрим ситуацию с  возможным использованием ресурса солнечной энергии боле подробно.

Тепловая энергия солнечного излучения.

Конечно, солнечный элемент или батарею ( СБ) можно применить как источник энергии для плавающего робота, который должен очищать поверхностный слой воды от загрязнений.

При этом надо помнить, что вообще говоря, СБ лучше рассматривать как дополнительный источник энергии. Можно проиллюстрировать эту мысль диаграммой КП.

Впрочем, на этот счёт у КП есть и другая точка зрения. Современные разработки в области солнечных элементов дают уже КПД до 18%.

И ресурс развития этих устройств далеко не исчерпан, потому что есть очень простые сценарии дробления и объединения, которые  обладают высокими  показателями способности к экспорту.

Посмотрите на простейшее решение, которое приходит в голову сразу, если эти сценарии знать.

 

Известно, что любая солнечная батарея отражает 60% энергии. Можно использовать обстоятельство этого негативного эффекта для рекуперации энергии. Мне очень нравится афоризм Чарльза Уоррена: «Нужно делать добро из зла, потому что его больше не из чего делать».

Создатели  классической ТРИЗ думали так же, потому что среди 40 приёмов есть приём «Вред в пользу».

Будем помнить все приведённые  рассуждения, но рассмотрим и все остальные  известные в истории техники способы превращения тепловой энергии солнца в механическую. Здесь проще будет просто привести примеры возможных прототипов.

Обзор технологий использования солнечной энергии

Солнечная электростанция в Крыму. Подобно системе лучевого оружия Архимеда

 

1. на Крымской электростанции система из 1600 зеркал кипятила огромный  котёл с водой.

Цитата: «…недалеко от Керчи сооружена станция мощностью в 5МВт. Вокруг башни концентрическими зеркалами размещены 1600 зеркал, направляющих солнечные лучи на паровой котел, который венчает 70-метровую башню. Зеркала площадью 25 м2 каждое с помощью автоматики и электроприводов следят за Солнцем и отражают солнечную энергию точно на поверхность котла, обеспечивая ее плотностью потока в 150 раз большую, чем Солнце на поверхности Земли. В котле при давлении 40 атмосфер генерируется пар с температурой 250ºС, поступающий на паровую турбину. В специальных емкостях-аккумуляторах под давлением содержится вода, накапливающая тепло для работы по ночам и в пасмурную погоду. Благодаря этим аккумуляторам станция может работать еще 3-4 часа после захода Солнца, а на половинной мощности – около полусуток.»

2. Воду можно заменить на дифенил.

 Цитата: «… Фирма Loose Industries на солнечно-газовой электростанции в Калифорнии использует систему параболоцилиндрических длинных отражателей в виде желоба. В его фокусе проходит труба с теплоносителем -- дифенилом, нагреваемым до 350°С. Желоб поворачивается для слежения за солнцем только вокруг одной оси (а не двух, как плоские гелиостаты). Это позволило упростить систему слежения за солнцем.
В декабре 1989 года введена в эксплуатацию солнечно-газовая станция мощностью 80 МВт [5].
Здесь же, в Калифорнии, в 1994 году введено еще 480 МВт электрической мощности, причем, стоимость 1 кВтч энергии -- 7...8 центов. Это ниже, чем на большинстве традиционных станций. (Атомные станции США ~ 15 центов за 1Квт …»

3. Можно использовать в качестве преобразователя тепловой энергии в электрическую  термоэлементы на эффекте Пельтье. Посмотрите 2 коротких видеоролика, в которых по кругу весело бегает паровозик от греющегося ковшика с водой.

Понятно, что использование одного концентратора (линзы) в источнике энергии робота заставит нас проектировать и систему позиционирования, которая будет постоянно настраивать концентратор на высокоэффективное положение. Это очень дорого.

В этой ситуации будет правильнее подумать о сумме большого количества маленьких линз, размещённых на полусфере. Что-то конструктивно напоминающее гриб или зонтик.

Можно применить сценарий дробления и объединения, вспомнив, как устроен глаз мухи. В университете Беркли даже разработана подходящая технология.

А в пасмурную погоду?

Вы прекрасно понимаете, что сейчас я скажу об одновременном использовании ветровых движителей и тепловых, потому что это примеры хрестоматийные.

То, что гибридизация  энергоустановок есть типичный сценарий - очевидно. Неочевидным здесь было бы решение использовать солнечный концентратор в качестве горизонтально расположенного паруса как на фотографии судна «Белуга». Такое решение позволяет экономить , цитата: «…of 20 to 30 percent…» топлива.

Вертикально и горизонтально расположенные паруса  встречаются неодинаково часто, но, тем не менее, подтверждают ранее высказанную гипотезу о существовании т.н. феномена поворотов в направлении действия рабочего органа.

На левом и правом рисунках два примера водного транспорта с использованием горизонтально расположенных парусов.

Выводы по разделу:

Мы рассмотрели несколько различных вариантов конструктивных решений для источника энергии плавающего робота.

1.на существующих и новых типах солнечных батарей + электродвигатель

2. использование ресурса нежелательного эффекта отражения виде вертикально установленных  пространственных конструкций СБ в шахматном порядке. Это решение ещё никто не реализовал, но оно вполне возможно.

3.Использование концентратора солнечной энергии и нагрева воды для реактивного теплового движителя

4.Создание специального сфероидального концентратора, который состоит из маленьких линз (полисистема типа фасеточного глаза мухи), который одновременно может являться альтернативным дополнительным источником энергии от ресурса ветра.

5. Использование существующих преобразователей тепловой энергии на эффекте Пельте в совокупности с концентратором солнечной энергии по п.4

Уровень гибридизации в последнем предположении наиболее высокий: полисистема из маленьких концентраторов→термоэлемент Пельтье→электромотор + ветровой движитель концентратора как горизонтально расположенное крыло. Сюда смело можно добавлять идею по п.2 для повышения эффективности использовать полисистему: много маленьких элементов Пельтье.

Небольшое отступление в жанре современной Инженерной Философии.

Теоретически получился пакет инноваций одного и того же товара, который можно распаковывать в течении 5 -7 лет: каждый год выставлять на рынок новую модель робота от наиболее простого до наиболее гибридизированного.

Пожалуй так бы и поступил Инновационный Менеджер (ИМ) «по версии Б»  от слова «бизнес». И здесь следует дать пояснения о тех кардинальных различиях в инноватике, которые были характерны для общества всего лишь какие-то 100 лет назад и сегодня.

Расшифруем содержание нового термина о «ИМ по версии Б».

Кафедра Прогнозов уже писала о т.н. «основной теореме инноватики», согласно которой :

«…Люди развивают «машины» (искусственные системы технической и информационной природы) в направлении устранения недостатков  с одной стороны и увеличения прибыли от увеличения количества потребителей машин («продаж») с другой стороны, пользуясь алгоритмом выбора наиболее дешевых ресурсов в настоящий момент для достижения этих целей. При этом «недостаток» - переменная величина*, зависящая от времени, поэтому процесс развития машин-товаров – бесконечен.

* то, что сегодня недостатком не является - может стать недостатком завтра.

Из этой теоремы легко выводится следствие о неизбежном конфликте интересов Производителя и Потребителя.

Цель Потребителя – удовлетворить любую из своих потребностей, используя минимум затрат.

Цель Производителя – извлечь максимальную прибыль из акта удовлетворения потребностей потребителей, стараясь совершить акт продажи любой ценой, вплоть до принуждения и использования средств психотехники (25 ый кадр, НЛП и т.п.)

Таким образом: и инноватика (люди) и её продукты расслаиваются на 2 большие категории: Инновационные Менеджеры по версии Б. и вторая, о которой мы поговорим ниже. Простейший пример инновации по «версии Б» – создание операционной системы Виста, которая по мнению всех пользователей ХУЖЕ предшествующей, но которую нельзя не купить, потому что подавляющее большинство всех компьютеров сегодня продаются с уже установленной ОС. Речь идёт о типичном принуждении, которое прекрасно известно в истории бизнеса: «вы можете купить у нас автомобиль любого цвета, при условии, что он чёрный».

Этот товар (VISTA Home Premium) создан в интересах финансовой системы, которая не может останавливаться как двух колёсный велосипед или самолёт на взлёте, но отнюдь не в интересах Потребителя. Если система уменьшит количество продаж в единицу времени, то она просто разрушится.

(Здесь редактор должен сделать сообщение – я понимаю, откуда у автора такая горячность относительно VISTA, - на прошлой неделе он в теч целого дня занимался переустановкой всего программного обеспечения на своем компьютере, но вырисовывается любопытная картина – даже человек, профессионально занимающийся изобретением новых объектов техники, не любит, когда объекты, созданные другими, как-то нарушают размеренное течение его жизни. Как тяжело жить, черт побери! - Редактор)

Соответственно, следует говорить и об Инновационных Менеджерах «по версии П», от слова «Потребитель», которые по прежнему стремятся действовать в рамках парадигмы, с которой мы начали все наши рассуждения : «Чтобы нам такое сделать, чтобы поменьше работать, а в идеале (ИКР) ничего не делать?»

(А не проверить ли действие обоих инновационных менеджеров на соответствие этому принципу? - Редактор)

Конечно, нарисованная мной картина, пока лишь художественный, сатирически окрашенный, образ.

В реальной действительности никто не разделяет себя на «правильных» и «неправильных» изобретателей, и никто не создаёт «Обществ защиты Людей от Плохих Изобретений», хотя идеи такого рода возникали ещё в 70-ых годах.

Достаточно вспомнить Льюиса Мэмфорда*.

* Льюис Мэмфорд, американский  философ и архитектор (1895-1990)

Выступал против научно-технического прогресса, за возрождение ценностей

средневековья (""Техника и цивилизация"", ""Миф о машине"").

Я думаю, что всё гораздо сложнее. Любая созданная сущность имеет и Полезные свойства, и обязательные Вредные свойства просто по какому-то плохо изученному следствию из Законов Сохранения.

Приведу простейший пример.

Вы захотели сварить кофе. Причём – хороший, не из бездушной «кофе-машины», а на газу. Всё бы хорошо, но такая технология таит в себе хорошо известную аварийную ситуацию. Если за джезвой не следить, не отрывая глаз, то кофе убежит.

Тут же появляется Изобретатель по версии П, и предлагает вам новую джезву, которая этого недостатка лишена. Однако, если сравнить их потребительские свойства, то окажется что за маленькое улучшение в виде гарантированно чистой плиты придётся заплатить весьма и весьма дорого.

Конечно, этот пример не может служить основанием для очень серьёзных обобщений, но можно высказать гипотезу о том, что создание ТС без Вредных свойств теоретически невозможно, потому что рано или поздно появились бы машины, которые дальше не развиваются.

Есть класс простейших машин долгожителей: рычаг, колесо, шестерни, стакан, зонтик, лук и стрелы, подсвечники, печи и тому подобное, которые существуют тысячелетия, но даже среди них нет ни одного примера системы, не имеющей изменений.

Гипотеза о соотношении Полезных и Вредных свойств обуславливает значение этого отношения < 1, так же как и КПД не может превышать 100%.

Но, увы… «выигрываешь в силе - проигрываешь в расстоянии», это  наш любимый рефрен о имманентном свойстве процесса улучшения техники, который мы называем «Техническим противоречием», но в действительности, больше ничего конкретного о нём мы не знаем: ни его разновидностей, ни условий его обострения или замены одного на другое в контексте развития машин.

Новая джезва, конечно лучше, но она …хуже. Радует только одно, что она НЕ ВРЕДИТ здоровью человека. Может быть это будет главным условием вынесения положительного вердикта в неком гипотетическом Инновационном Трибунале, функции которого пока что выполняет институт Церкви, который не одобрил ни генно модифицированные продукты в сельском хозяйстве, ни идею чипизации людей для задач биоидентификации.

«Теория создания плохих вещей» пока не создана, но плохих вещей кругом предостаточно. Можно было бы даже выпускать специальный сатирический журнал с такой обложкой, где все недостатки новинок подробно бы описывались. Лишь бы они не укорачивали нашу жизнь…

Думаю, что образ несуществующего пока Инновационного Трибунала позволит нам рассмотреть и решения, которые мог бы сформулировать Инновационный Менеджер по версии П.

Рояль на рисунке – вариант обложки для журнала о Плохих Вещах. Конечно, такой инструмент никто не создавал, это шутка художника, но она отражает смысл подхода к созданию Плохих Вещей по версии Б.

Альтернативные подходы решения проблемы.

Обратимся вновь к практике повседневного обслуживания бассейна.

Ни для кого не секрет, что растения лучше поливать тёпой водой, а не холодной. Поэтому воду из бассейна часто используют для полива.

Если вода расходуется, следовательно, её нужно доливать. Для этого я опускаю шланг в бассейн и включаю насос, который находится в колодце. Когда бассейн переполнится, вода начинает выливаться через край. Всё предельно просто. Я забывал выключать насос не один раз. Так уж устроены люди…

Можно провести нехитрый эксперимент в этом состоянии бассейна. Набросать туда  мусора, например, скошенной травы, что обязательно происходит раз в 10-12 дней, когда приходится стричь газоны.

Если при этом, начать бросать в воду камушки, то по поверхности воды будут расходиться круги. Вода начнёт выплёскиваться в самом низком месте обечайки бассейна, увлекая за собой и мусор в том числе. Думаю, что эту ситуацию, точнее «физический эффект переноса  массы волнами по поверхности воды» можно вполне использовать для решения существующей проблемы наиболее простым и дешёвым способом.

Можно даже скачать программу симулятор, в которой можно менять и глубину бассейна и вязкость жидкости и посмотреть видео, как работает программка.

Решение напрашивается такое.

Давайте пойдём в ближайший зоомагазин, где продаётся аквариумное оборудование, и купим простейший компрессор для аквариума.

Компрессор надо установить в колодце, что, я полагаю, вполне возможно, т.к. у меня очень близко расположено зеркало грунтовых вод. Использовать его будем как  незакрытый кран, после того, как заполним бассейн в режим «ожидания мусора» до предела водой и просто включим маленький компрессор так, чтобы струйка вода  стала силовозбудителем для волновой транспортировки мусора. Точка размещения этого гармонического осциллятора должна быть максимально удалена от точки минимальной высоты обечайки, т.е. того места, где будет происходить пролив- выплеск.

Воду, которая выплёскивается, можно отводить специальным лотком к системе трубчатого полива к ближайшим клумбам.

Конечно, хотелось бы и здесь обдумать версии использования ресурсов окружающей среды, например, ветра. Я даже нашёл подходящую конструкцию насоса для этой цели.

Можно посмотреть видеосюжет о работе перистальтического насоса. Но, по - моему, мы опять переходим в фазу «давайте пофантазируем».

Заключение.

Конечно, мы не рассмотрели варианты роботизации тонких плёночных укрытий для поверхности бассейна. А ресурсов для переноса технологий здесь предостаточно: одни оконные системы рулонных жалюзей с электроприводом дают практически готовые решения к внедрению.

Это, видимо, наиболее простое и не дорогое решение, хотя плавающий робот или крохотный фонтанчик для волновой уборки мусора создавали бы вам прекрасное настроение и улыбку.

Однако, и основное предназначение этого текста было напомнить вам, что скоро лето и впереди прекрасный период для инженерного творчества на лоне природы. И наша цель была – не только привлечь внимание к проблеме, но и вызвать у вас улыбку.

Спасибо за внимание.
Ведущий рубрики Кафедра Прогнозов,
Юрий Даниловский.

В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.


Главная    Кафедра прогнозов     «Как прогнозисты хотят поменьше работать на даче» (часть 2)