2015年12期《能源思考》雜志刊登了本人很早以前撰寫的一篇文章《海濱水電城模式簡單介紹》(見該期51-53頁)，講到了外力打擊型動力模式(注射器排水模式)工作原理，該外力打擊型動力模式最終的動力來源是多臺起重機(jī)工作，我在與中科院專家探討這個(gè)問題的時(shí)候，專家也提到起重機(jī)是要耗油的，如果用油來換電，可能不如用油去發(fā)電直接一些。當(dāng)然，專家的這個(gè)結(jié)論是不是正確還有待科學(xué)驗(yàn)證，因?yàn)槠鹬貦C(jī)是省力機(jī)械，里面綜合利用了杠杠、滑輪、液壓等省力原理，怎么說它消耗的都應(yīng)該是比較少的。但是鑒于該方案仍舊是一個(gè)笨拙的設(shè)計(jì)方案，今天我與大家談的是另外一個(gè)發(fā)明，避開消耗油、電等我們?nèi)祟惿鐣毙璧哪茉矗峭ㄟ^不費(fèi)油、電等能源達(dá)到我們所需要的理想目標(biāo)，這就是浮力做功抬轎原理。這個(gè)發(fā)明，我也早與中科院的一些專家學(xué)者講過了，他們都知道我這個(gè)發(fā)明。

什么是浮力做功抬轎原理?

我先解釋一下轎夫抬轎。下左圖示。大家都知道，轎夫抬轎一般是兩個(gè)人抬一個(gè)人，也有八抬大轎，很多人抬一個(gè)人，人越多大家都覺省勁。今天我所講的坐轎子的人可不是大官，而是為人類社會做出重大貢獻(xiàn)的打擊重錘(下右圖示)，它重量非常大，因此也要求轎夫的力氣特別大。

浮力做轎夫，那么它的力氣到底有多大?我們可以看一個(gè)例子。下圖是80萬噸巨輪，當(dāng)然這上面承載了非常巨大體積的設(shè)施，但無論它體積和重量多大，浮力都能讓它輕松浮在水面上。大家都知道，一個(gè)鐵塊會一直沉到海底，但龐大的鋼鐵巨輪卻能輕松浮游在水面上。據(jù)說目前世界上最大的鋼鐵巨輪是超過80萬噸噸位!大家想一想，一個(gè)80萬噸的鋼鐵巨輪能在水面上乘風(fēng)破浪，而一個(gè)小鐵塊卻直墜水底，到底是為什么呢?這個(gè)問題，其實(shí)是一個(gè)小兒科的問題。答案就是浮力所揭示的道理——浸在水中的物體浮力的大小等于它所排開的水體積的重量。所以很顯然，決定下沉與否的，并不只是物體的屬性(比如鐵就下沉，木頭就浮在水面上)，而是與物體排開水體積的重量有直接關(guān)系。理解了這一點(diǎn)，便明白鋼鐵只要造得形狀規(guī)模合適也是可以浮在水面上乘風(fēng)破浪的。再舉一例就是冰山。大家都知道一座冰山的重量，那可不止十萬噸，二十萬噸，不僅體積龐大，而且重量更是讓人吃驚。但冰山再大，也大不過浮力，南極的冰山浮在水面的圖片，想必網(wǎng)友都看見過。如下右圖。冰山四周環(huán)水，它有多重，其浮力也便有多大。在本模式當(dāng)中，想讓重物恢復(fù)原位，也可使用浮力，浮力就像轎夫抬轎一樣，將重物抬到高處預(yù)定位置，有浮力這個(gè)大力士，何愁重物不乖乖就擒呢。明白其中道理后，具體怎么去做，工程人員當(dāng)然比我們更精細(xì)，更有辦法了。因?yàn)榇驌粝到y(tǒng)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，可拓展空間非常大，浮力便可大顯身手了。

當(dāng)然，浮力做功抬轎的對象打擊重錘就會選擇密度比較大、質(zhì)量比較大的物體，并且體積還盡可能得小，這樣做出來才結(jié)實(shí)、實(shí)用、可靠。當(dāng)重錘下落時(shí)，脫鉤自動脫落，重錘一落到底，擊向打擊系統(tǒng)的中間介質(zhì)。返回原位時(shí)，就用到了下面這個(gè)浮力做功抬轎模式。大家說，一座山峰有多大重量?從一千米高度落下，撞擊在陸地上，相信大家由此可以聯(lián)想到隕石撞擊地球，大家查看過相關(guān)資料之后，便知道其力度非常之大的; 當(dāng)然，外力打擊系統(tǒng)的力度絕對不會影響到地球的，雖然它也有非常大的力量，但是它的力量是用來工作的，不是用來破壞的，如果單身閥水庫是一個(gè)非常巨大的注 射筒(也可以其它形狀)，打擊重物像柱塞一樣，我們前面設(shè)計(jì)的圖片就像一個(gè)柱塞，如下圖。當(dāng)水庫的水位到達(dá)打擊刻度時(shí)，正好落在下面的注射筒里，直擊水庫 中的浮標(biāo)(浮在水面上的蓋子標(biāo)記)，直壓下去，將庫中的巨大水量排出庫外。這樣的話，就省去了前面文章中所講的中間介質(zhì)了。比方說，單向閥水庫高度100 米，當(dāng)注水注滿到達(dá)指定刻度并且發(fā)出打擊信號后，打擊重物應(yīng)聲而落，直擊水面，排水成功。所以說，打擊重物要與下面注射筒正好配套才行。
 

簡單來說，浮力做功抬轎系統(tǒng)有重力勢能向下做功，也有力大無窮的浮力向上做功，擔(dān)當(dāng)起轎夫的責(zé)任，能夠把幾百萬噸甚至更重的重錘抬起來恢復(fù)原位。向下有重力做功，向上有浮力做功，中間有大氣壓強(qiáng)扮演一個(gè)協(xié)調(diào)的角色，像上圖藍(lán)色箭頭所示的小比例細(xì)高細(xì)高體積的水量，就來來回回跑跑龍?zhí)祝@出浮力做功抬轎的大戲就真正上演了。這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，重力具有無窮的力量，是使用不完的，那么作為重頭戲的浮力到底有多大力氣則是非常重要的事。我們先研究一下上面圖示。根據(jù)浮力原理，物體(這里肯定是中空的)浸入水中的體積越大，受到的浮力越大。因此，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)下拉浮洞，長度和周圍徑寬完全可以根據(jù)需要決定。本水電城模式的最大優(yōu)勢在于可以無限地下挖，比如，浮洞下挖幾百米沒有什么不可以的。這樣一來，這里所需要的浮力便可以變得很大很大，可以說需要多少，便能給多少。由于具備這一優(yōu)勢，在本系統(tǒng)當(dāng)中，浮力便是可以根據(jù)需要來設(shè)計(jì)的，需要多大，就設(shè)計(jì)多大。這樣打擊重物的重量就可以設(shè)計(jì)得非常大。大家注意，在本系統(tǒng)中，相對薄弱的環(huán)節(jié)是D處，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮通過降低C處的高度來為它減壓。也就是說，只要能達(dá)到正常排水的目標(biāo)，這里的高度不必太高，適可而止就行了。另外，還可以采用下拉浮洞加寬法，制造短程就能增加浮力的特型裝置，比如，中間立柱裝置，而不一定是如上圖的中空倒三角裝置。綜合來看，本模式越來越強(qiáng)大，其中的薄弱環(huán)節(jié)越來越少了。

上面所說的只是一個(gè)轎夫，浮力做功抬轎系統(tǒng)并不只是一個(gè)轎夫，可以根據(jù)需要有多個(gè)，比如下圖所示就有四個(gè)轎夫，即四個(gè)浮力做功抬轎系統(tǒng)。

可能讀者要問了，如果浮池周圍像水桶一樣是密閉型的，如何使轎桿上下自由運(yùn)行呢?這里不必?fù)?dān)心，這些原理，包括上面我所講的，以前都與中科院專家探討過的，可以有多種設(shè)計(jì)解決這個(gè)問題。大家對水桶都非常熟悉。有一個(gè)理論叫水桶短板理論，意思是說，整只水桶只要有一個(gè)短板無用，整只水桶就都?xì)w于無用。這就是著名的個(gè)體成敗決定集體成敗的例子。但在這里，短板理論恰恰反了過來，短板不但有用，而且正好是本系統(tǒng)所需要的，這是非常有意思的事。短板有短板的優(yōu)勢。這里所說的短板，是一種升降裝置，像電梯一樣上下運(yùn)行，上面覆有一個(gè)一定厚度的簡陋浮蓋，轎桿是與短板同時(shí)浮升的，也可以說外形樣子有點(diǎn)像大型商場角端的那種圓型透明電梯，上下運(yùn)行非常輕捷迅速。這樣的運(yùn)行系統(tǒng)，從原理上來講不是永動機(jī)，但從其特征上來看倒像是永動機(jī)，因此我稱它為“不是永動機(jī)的‘永動機(jī)’”，它既不費(fèi)油，也不費(fèi)電，輕松免去油電之累，這正是海濱水電城的浮力做功抬轎系統(tǒng)，其前景當(dāng)然是非常樂觀的。

當(dāng)然，除了短板系統(tǒng)之外，還有很多方法。類似下圖意思的彈性起伏結(jié)構(gòu)，雜技頂碗分段升降結(jié)構(gòu)……還有很多，都是可以比較和嘗試的，可能相比之下，都不如短板系統(tǒng)來得簡單、實(shí)用和快捷。

關(guān)于大氣壓強(qiáng)使工作水量(即C處藍(lán)色箭頭部分)回到D處，則是通過注射器工作模式實(shí)現(xiàn)的。其實(shí)注射器的柱筒與柱芯之間就是真空管道，隨著柱芯上拉回原處，在大氣壓強(qiáng)的作用之下，工作水量便返回到原來位置。如下圖所示。根據(jù)托里拆利實(shí)驗(yàn)，這里D處的高度應(yīng)該只有十幾米，但該原理并不限制周圍的徑寬，也就是說徑寬可以是無限延伸的。而C處藍(lán)色箭頭處的浮池則是細(xì)高細(xì)高的，只要能容得下升降裝置即可。從理論上講，該系統(tǒng)是以徑寬換細(xì)高，以寬度換高度。當(dāng)然如果覺得該系統(tǒng)的直角形浪費(fèi)了距離，浪費(fèi)了水，也可以改裝成傾斜式。如下右圖。下面圖示告訴大家，B處和E處，都是阻水閥門，既可以選擇B處，也可以選擇E處。本系統(tǒng)抬高的高度為C處藍(lán)色箭頭長度，與整體工程比起來，確實(shí)不是很高的。希望大家對此發(fā)明設(shè)計(jì)細(xì)心體會。另外，需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，本發(fā)明系統(tǒng)當(dāng)中，我認(rèn)為薄弱環(huán)節(jié)可能是托里拆利實(shí)驗(yàn)證明了的大氣壓強(qiáng)撐起高度這個(gè)環(huán)節(jié)，萬一這個(gè)環(huán)節(jié)不給力，也是可以用其它方式來緩解的，比如下圖的液壓千斤頂原理，和文章末尾段落介紹的虹吸與側(cè)洞流出原理，都能夠妥善解決。

其實(shí)，浮力做功抬轎系統(tǒng)也是一個(gè)如上圖所示的液壓千斤頂，是可以用力將左邊的水量排到右邊大件里去的。這個(gè)液壓千斤頂，以前我和中科院專家討論過。事實(shí)上完成這個(gè)排水任務(wù)并不是一個(gè)多大的難題。換句話說，對于浮力做功抬轎系統(tǒng)是有多種方案可供選擇的，也是可以考慮綜合利用各種方案的(如果實(shí)驗(yàn)證明一種方案不能夠順利完成的話)。本人認(rèn)為，對于這些方案，首選還是注射器原理。對于下面圖示，宜先從連通器原理來理解，兩邊其實(shí)就是同一個(gè)容器，只不過是形狀不同罷了，然后再結(jié)合托里拆利實(shí)驗(yàn)來領(lǐng)會，便一目了然了。

大家也看到了，上圖畫得傾斜洞特別粗壯，以粗壯對細(xì)高，應(yīng)該特別管用了，完成整個(gè)任務(wù)不會花太多時(shí)間。另外，這預(yù)備之用的真空洞(其實(shí)洞上部真空，作為引水之用，相當(dāng)于虹吸管原理)還可以建得與地面同高，與上圖類似，其最高水位區(qū)有巨大的外流接口，直通向往下掉落發(fā)電的瀑布飛流當(dāng)中，形成部分水循環(huán)。這番理論見我以前在中國能源網(wǎng)發(fā)表的論文《論外力打擊動力模式與海底輔助排水系統(tǒng)》一文，里面詳細(xì)介紹了長側(cè)洞跳水打擊理論，打擊完的用水便“從側(cè)洞流出，與飛流直下的發(fā)電水流匯聚一起”(引自原文)，形成循環(huán)再使用了。

最后需要強(qiáng)調(diào)的是，B,E 兩處都是阻水閥門，可先打開E 再開B 。先打開E 后，下拉浮洞當(dāng)中的浮力裝置受力上升（有一個(gè)先小后大的過程），但仍受壓制于重錘，待裝置所受到的浮力越來越大，這時(shí)再打開B，兩力匯合一處，一舉成功。回收之時(shí)，可先關(guān)掉B閥門，以粗壯對細(xì)高，使水位降回到E處附近，直到浮力裝置不起為宜，再關(guān)閉E閥門。如果確實(shí)需要的話，也可以另建下拉浮洞裝置所配套的專用沖擊系統(tǒng)，沖擊之時(shí)與B處的專用系統(tǒng)協(xié)調(diào)用力，這樣就不會存在任何問題了。

總而言之，本發(fā)電模式的最大問題是重錘如何升起、恢復(fù)空中原位的問題。這個(gè)問題解決了，其它所有問題都是次要的，都是能夠輕易解決的。大家肯定能夠明白這一點(diǎn)。

注釋: 所謂真空管，實(shí)際上是虹吸管，實(shí)踐起來非常容易， 和注射器管是一個(gè)道理。

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作者: 李道東

來源：中國能源網(wǎng)

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