(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710194601.4
(22)申请日 2017.03.28
(71)申请人 郑仁泉
地址 510540 广东省广州市白云区太和民
营科技园科兴路5号门6栋2楼
(72)发明人 郑仁泉
(51)Int.Cl.
F03G 3/00(2006.01)
(54)发明名称
一种重力能（或引力能）转换为电能的方法
和装置
(57)摘要
一种重力能(或引力能)转换为电能的方法
和装置：它包括一种偏心圆形实心轨道圆盘，其
点的轴承轴垂直杠杆的有可移动轴承的刚体杠
杆，其主要特征是转移重力势能和动能；一种由
活塞连杆曲轴组成的系统，其主要特征是把机械
能转化为电能的装置，只有把这三种配件的正确
组合，才能使重力能(或引力能)转换成电能的装
置，这种过程和这种装置我们称之为重力能转换
为电能的方法和装置。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 108661867 A 2018.10.16
C N 108661867
A
1.重力能转换器——一种有偏心圆形轨道的刚体实心圆盘，还有一种是圆形轨道处必须是实心，其余地方可以改为通风孔的圆盘，其主要特点是产生重力势能和动能。
2.重力能转换器——一种有偏心圆形轨道的刚体正方形实心盘，还有一种是圆形轨道处必须是实心，其它地方可以改为通风孔的正方形盘，其主要特点是产生重力势能和动能。
3.一种只要能够产生重力势能和动能的有偏心圆形轨道的刚体盘即任意形状盘，不管是有通风孔还是没有通风孔的盘，如椭圆形等。
4.一种有固定支点的轴承轴垂直于杠杆的可移动轴承的刚体杠杆，它包括单移动轴承杠杆和双移动轴承杠杆，也不管杠杆的粗细、长短、方圆、弯直、实心或空心、匀质或不匀质等，其主要特点是转移重力势能和动能。
5.一种以重力能为能量来源的重力能发动机或者重力能发电机，和其它发动机或发电机相比，结构更简单，维修更方便，成本更低，效率更高，更加环保，其主要特点是把机械能转化为电能。
6.重力能(或引力能)转换成电能的方法和装置(即实施方案)，(1)一种偏心圆形轨道圆盘，其主要特征是产生重力势能和动能，(2)一种有固定支点的有可移动轴承的杠杆，其主要特征是转移重力势能和动能，(3)一种活塞连杆曲轴(发动机的部分主体结构)系统，其主要特征是把机械能转化为电能，只有把这三种配件正确组合，就能真正使重力能(或引力能)转化为电能。
权 利 要 求 书1/1页CN 108661867 A
一种重力能(或引力能)转换为电能的方法和装置
[0001]【技术领域】新能源
[0002]【传统能源和一些新能源的优缺点】1、化石能源即火电：是目前能量消耗的主要来源，污染十分厉害，利用率不高，既破坏了生态平行，又是不可再生能源。
[0003]2、水能即水电：虽然是清洁能源，但前期投资大，建设周期长，对自然生态也会有一定影响。
[0004]3、太阳能：优点：1)普遍。到处都有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。2)无害。开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一。3)巨大。每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万吨煤。4)长久。太阳的能量是用之不竭的。缺点：1)不稳定。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响。2)效率低和成本高。目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低成本较高。3)还有生产多晶硅的过程产生含氟废气毒物，污染环境。
[0005]4、风能：优点是风能为清洁的能量来源，是可再生能源，很环保。缺点是装机容量小，受气候和地域的限制，生产叶片的过程中，会产生各种粉尘和化学污染物，并入电网难，还会占用大量土地。
[0006]5、核能：优点是核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染；核能发电不会产生温室效应的二氧化碳；核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与存储都很方便。缺点是核能电厂会产生高低阶放射性废料，必须慎重处理；核能发电厂热效率较低，热污染严重；技术含量高，成本高。[0007]6、地热能：优点是高效节能，舒适保健，节省空间，热稳定性好，调节方便。缺点是获取能量的最佳手段尚无共识，大型项目可能破坏自然生态系统。
[0008]7、氢能：优点是原料丰富，不污染环境，不影响地球上的物质循环。缺点是成本高，生产存储难，高压存储不安全。
[0009]8、生物质能：优点是可再生性，低密度性，高可靠性；分布广泛，蕴藏量巨大；电能质量好，有巨大的社会效益，生态效益和经济效益。缺点是还有低污染性，能量偏低，水分偏高。是目前国家政策大力支持的一个项目。
[0010]【目的和内容】1、能源危机：众所周知，现在的环境污染问题十分严重。随着人类资源消耗量的不断增大，人类可利用的能源数越来越少，人类所面临的生存环境和生活环境遇到了前所未有的严重挑战，尤其是我国是第一人口大国，也是世界能源消费大国；中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76％，已成为中国大气污染的主要来源；而中国石油对外依存度达60％--77％，天然气超过30％，超过美国对外依赖度的53％，即突破60％的安全线。能源危机已上升为国家战略安全问题，中国发展新能源比任何国家都更加紧迫。
[0011]2、环境污染：火力发电，汽油车，柴油车等对空气污染十分严重。在纯电动车行业，表面上看很环保，没有污染，但是根据《美国国家科学院院刊》2014年5月公布的一份报告，学者们详细地比较了11种轻型汽车。最后发现，倘若电能全部来自火电，那么其“生命周期”
内造成的空气污染引发死亡人数是汽油车的3倍。根据中国2014年前三个季度的电力工业统计，77％的发电量都来自火电，这算起来比汽油车污染还大。这就是我想发明新能源免充电纯电动车的最大梦想。
[0012]3、重力能(由于地球的吸引而具有的能量也称为引力能)：是地球固有的能源，也是最理想的清洁能源，它随处可见，随时可用，不受任何环境和气候的影响，效率高，成本低，是任何一种新能源都无法比拟的。那么如何利用？首先我们要理解物理学上的几个简单概念：动能、重力势能、动能和重力势能的关系、重力势能和重力做功的关系以及功和能的关系，它们的定义、公式和特性。其次要了解杠杆平行原理，尤其是有固定支点的杠杆平行原理。第三是要了解发动机的工作原理或者发电机的发电原理也行。下面详细分析：[0013]1)动能：物体由于运动而具有的能量。表达式：E K＝1/2mv2，即物体的动能等于物体的质量与它的速度的平方乘积的一半；单位和功的单位一样，在国际单位制中都是焦耳(J)；动能是状态量，速度v是瞬时速度；物体的运动状态一定，其动能就有确定值，与物体是否受力无关；动能是标量，且恒为正值，动能与物体的速度方向无关，只要速度的大小不变，该物体具有的动能就不变；动能具有相对性，同一物体，对不同的参考系会有不同的动能，没有特别说明时，一般是以地面作为参考系。 [0014]2)重力势能：物体由于被举高而具有的能量。表达式：E P＝mgh，重力势能是标量，它的正、负号分别表示物体处于参考平面之上或之下。其基本特点有：(1)相对性(2)系统性(3) 变化性(4)绝对性(5)等值性。判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度；若有，则物体具有重力势能，若没有，则物体不具备重力势能；重力势能的改变量是不会因为参考平面的不同而变化的。[0015]3)动能和重力势能的关系：重力做正功，重力势能转化为动能；重力做负功，动能转化为重力势能；只有在重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，而机械能的总量保持不变，这就是机械能守恒定律。
[0016]4)重力势能和重力做功的关系：重力做功只与运动物体的起点和终点的位置有关，而与物体所经过的路径无关，与物体的运动方向、受力情况无关；重力对物体做多少正功，物体的重力势能就减少多少；重力对物体做多少负功，物体的重力势能就增加多少。表达式： E G＝mgh1-mgh2＝E P1-E P2＝-E P
[0017]5)功和能的关系：做功的过程就是能量转化的过程，做多少功，就有多少能量发生转化，所以，功是能量转化的量度。
[0018]4、重力能转换器：即一种偏心圆形轨道实心圆盘。在圆盘的一面挖去一个圆形凹槽，像一条光滑的跑道，这个圆形光滑跑道我们称之为轨道，这个轨道的圆心要偏离圆盘的圆心，这两个圆心的距离称
为偏心距，这个偏心距的大小取决于圆盘直径的大小，轨道的宽度和深度根据实际需要而定。圆盘的厚度与汽车的刹车盘差不多，圆盘直径要比刹车盘大些，连安装位置也差不多，稍微改变卡钳位置，它也能当刹车盘使用，这是其中一种安装方法。如果把圆盘的圆心固定在任何运动的转动轴上，与运动物体同时转动，那么它就能把这个物体的重力能转换为一个重力势能或动能，又不会影响物体的运动状态，而这个重力势能或动能的大小是由这个物体的质量(包括圆盘质量)和运动速度决定的，也和圆盘的偏心距的大小成正比关系。根据动能和重力势能的定理，只要知道这个物体的质量和速度以及圆盘的偏心距的大小，我们就能很容易地算出这个物体的重力势能或动能，或者说重力做
多少功(含正负功)。而事实已经证明，不管是偏心圆形轨道实心圆盘，还是偏心圆形轨道实心任意形状盘，如正方形盘等，都能把重力能转换为重力势能或动能，像这种配件我们称之为重力能转换器，重力能转换器的主要作用就是把重力能转换为重力势能和动能的一种器件。见说明书附图1是偏心圆形轨道实心圆盘和图2是偏心圆形轨道实心正方形盘。[0019]5、杠杆原理(也称为杠杆平行条件)：作用在杠杆上的两个力矩(力和力臂的乘积)大小相等，即动力＊动力臂＝阻力＊阻力臂。用公式表示为；F1＊L1＝F2＊L2，即F1为动力，L1为动力臂，F2为阻力，L2为阻力臂。欲使杠杆达到平行，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一。常见杠杆的基本类型和特点：1)省力杠杆，即F1＜F2.L1＞L2，省力，费距离。
2)费力杠杆，即F1＞F2，L1＜L2，费力，省距离。3)等臂杠杆，即F1＝F2，L1＝L2，既不省力，也不
省距离。根据能量守恒定律，也可以换一种说法，动力所做的功等于阻力所做的功；动力和阻力可能同时在支点的一边，也可能在支点的两边。
[0020]6、一种带有可以移动轴承的杠杆(简称为可移动轴承杆)：首先选择一种轴承，轴承的外径要与偏心圆形轨道圆盘的轨道宽度一致，轴承的宽度要与偏心圆形轨道的深度配套，轴承的中心轴必须与杠杆垂直，轴承中心轴的一端最好固定在杠杆的动力点处，轴承轴的另一端和轴承另一面持平，轴承内侧与杠杆之间的距离不能太长，有一个轴承宽度就行了，也可以这么说轴承中心轴的长度是轴承宽度的两倍左右即可，因为动力点是可以移动的，所以说，像这种带有可以移动轴承的杠杆我们称为可以移动轴承杠杆，简称为可移动轴承杆；如果一支杠杆上只带有一个可以移动轴承的杠杆，我们称为单移动轴承杆；如果一支杠杆上带有两个大小一样相互对称的可以移动轴承的杠杆，我们称为双移动轴承杆。如说明书附图3 和附图4。这种杠杆的主要作用是用来转移重力势能和动能的。
[0021]7、发动机的部分主体结构和它的工作原理：1)部分主体结构指的是气缸、活塞、连杆、曲轴和飞轮。活塞位于气缸内，曲轴安装于曲轴箱内，飞轮固定于曲轴后端，伸出到发动机缸体外负责对外输出动力，连杆用来连接活塞与曲轴，负责两者之间的动力和运动。2)活塞行程：当活塞向上运动到最高位置，称为上止点，当活塞向下运动到最低位置，称为下止点，活塞从一个止点到另一个止点移动的距离，即上下止点之间的距离称为活塞行程，通常活塞行程为曲柄半径的两倍。如果发动机的曲轴转一圈就完成一个工作循环的就是一个二冲程，对外做一次功，这种发动机一般是柴油发动机；如果是转两圈
才完成一个工作循环的就是四冲程，对外做一次功，这种发动机一般是汽油发动机。
[0022]8、原来的汽油发动机或者柴油发动机以及汽油发电机或者柴油发电机，它们的能量来源都是利用化石能源作为动力来工作的，对自然环境的破坏和污染十分严重的。而我们现在既不需要汽油也不需要柴油，还省掉发动机上很多复杂的配件，连气缸盖都不要了，只要在活塞上面安装一个固定支点就行了；能量就是用前面所说的纯天然重力能，因为这个重力能本身就是运动物体的质量和速度来决定的，然后通过重力能转换器(即偏心圆形轨道圆盘)把这个重力能转换为重力势能和动能的，这个重力势能的大小又是由偏心距决定的，因此，这个运动的物体的重力能是由这个物体的质量和速度以及偏心圆形轨道圆盘的偏心距决定的。然后这个重力势能和动能又是通过带有可移动轴承的杠杆转移到发动机这边来的，这个重力势能和动能也是随着物体运动而不断地在互相转换的，但总的机械能是不变的。这个机械能的大小是由运动物体的质量和速度以及活塞行程决定的，活塞行程又是由偏心圆形轨道圆盘的偏心距决定的。但是做功的性质不同了，这里的二冲程是做两
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