1 绪论

2012年九月一日焦点访谈报道全球多处灾难性气候频发，人类生命财产遭受极大损失，粮食大幅减产甚至绝收。之前报道过级端气候是石化燃料所至。然而，石化燃料不可再生。人类经济进入快车道，所需能源急剧迅猛翻翻，主要依靠的矿物燃料却越来越少，很多煤矿绝收，良田塌陷粮食绝收。矿物燃料所造成的极端气候在二十世纪末已经有人惊呼，世界末日来临。进入二十一世纪，旱涝频发，气候巨变，冷热急转，灾难性气候常态化。常识认为，火灾造成的伤亡，真正烧死的不多，多为有害气体毒死。空气中的pm2,5上升至0,035豪克/每立方米，人死亡率上升15%。近些年，每年都有极端气候造成伤亡及矿难的报道。东南亚海啸一次就死人50多万，伤残更多。矿物燃料虽然有限且有害。但却须臾不可或缺。各国不惜巨资重金，千方百计，甚至还有用战争去获取，日趋更甚。成了生存所必需。洁净能源不够塞牙缝，远不足用。核泄漏，核废料终久是隐患，核燃料“铀”等核原料也不可再生。水电风电较好，但受地域限制。太阳能强弱有无代价太高。可燃冰，新型核聚变等代价更高，且遥不可期。能源价格势必影响物价。人们辛苦所得必将被能源占去不少。虽然如此，现有洁净能源若不能及时替代石化能源，石化能源终将枯竭。建立在石化能源基础之上的现代经济也会终将被葬送。能源，环境，粮食三大危机在所难免，能源危机比经济危机更可怕。地球吸引力能发电带来无限光明。不仅时空无限，而且像呼吸空气一样不花钱，不竞争。植被加快绿化，空气会新鲜，环境会翠绿。专注想方设法投入健康和睦发展。

   美国金属学会的《Advanced Materials Progress》杂志自2007年陆续发表了一系列文章，阐述了全球能源现状和前景，详细介绍了未来随着能源消耗的逐步增长，石油、天然气等不可再生的化石能源将面临枯竭。美国莱斯大学的Richard E. Smalley教授提出：在全球十大挑战（能源、纯净水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口膨胀）中，能源无疑列在首位。没有可利用的价格合理的能源，其他问题都不可能解决。可以说，能源是人类生存、全球经济和文化发展的基石。因此，如何惜用旧能源，如何有效开发和利用新能源，如何在利用能源的同时最大程度地减少环境污染，成为全人类共同面对的世界性课题。

    物体由于地球的引力而受到的力叫重力，而物体处在相对的高度就具有重力势能EP=mgh，重力势能既然是一种能量就应该能转换为其他形式的能量，如电能。早在1996年德国科学家就首次提出了利用重力发电的想法，在此以后各国科学家均开始了对重力发电的研究与探索。1997年美国科学家对一种利用汽车重力发电的重力发电机进行路面实验，效果良好，但是由于一些技术缺陷，该项目于1999年停止使用。我国的唐树明也曾在《发明与创新》杂志上发表了关于车压发电站的设想。其主要思路是在交通要道的地底下建筑牢固的地下室，在地下室里设置相应的发电机，发电机转子上的传动装置略伸出地面，当车轮压过这个传动轴凸起时，传动轴向下推动，带动发电机发电。中国科学技术大学热科学和能源工程系的李晶等人也曾在《工程热物理学报》上发表了关于利用重力增压的新型有机工质热力发电循环的研究成果。该成果指出，利用重力增压的方法能有效提高热力发电的热利用效率，比泵增压循环效率高约0.8%。我国科研人员还设计了一种重力温差发电机，即利用低温热源使得特殊结构的发电机的转子重心发生偏转，从而带动发电机发电。来自美国的克雷·毛尔顿的研究课题是一种使用发光二极管制成的灯具，这种灯具被命名为“格拉维亚”，它实际上是一个高度略大于4英尺（约1.21米），有丙烯酸材料制成的柱体。这种灯具的发光原理是：灯具上的重物在缓缓下落时带动转子旋转，由电磁感应产生的电能将给灯具通电并使其发光。这种灯具的光通量为600至800流明（相当于一个12瓦日光灯的亮度），持续时间为4小时。要打开灯具，操作者只需将灯上的重物从低端移到顶部，将其放进顶部的凹槽里，让重物缓缓下降，只需几秒钟，这种发光二极管灯具即被点亮。与此类似的，英国一家企业推出靠重力发电照明的灯具“重力灯”，希望帮助电网未覆盖地区居民获得安全、清洁又便宜的照明。“重力灯”由伦敦设计企业“因而”（Therefore）的两名主管马丁·里迪福德和吉姆·里夫斯携手发明。

我国是农业大国，农业占80%还多。建设小康是万众所归宏图伟业。但是，能源不足,成了拦路虎。城镇用电高峰还要拉闸限电。农村地域广阔发展迅速用电量越来越多，能源供需矛盾凸显，并且电网陈旧。还有很多地方还没有电网。农产品深加工，农业工厂化，现代化急需用电。河南预计用5年时间投入230个亿改造旧电网，用以解决电压低的问题。国家也要用更多的资金建设超高压解决拉闸限电问题。高压本来就长途输电耗电多。超高压路途遥远，耗电量会更多。其投入成本可想而知。电价的成本上升就意味着生活水平的下降。如果采用重力发电以上问题就会迎刃而解。可不用高压电网，不但能永久满足供电，电价还会越来越低。生活水平不降反生。对农用大棚甚至工厂化农业的可控光照，温度和湿度会有长时间的把握，使农作物相对茁壮成长。满足一年四季的餐桌新鲜供应，不断提高健康水平。加速农业大国的城镇化进程。对于可持续发展意义显而易见。对全球能源环境难题也意味深长。国外每年都有热死，冻死人的报道。能源不足是主要原因，极端气候也摆脱不了干系。“火”对人类的进化,功不可没，发展至今空气污染，气候恶变也忽容置疑。人们敬畏利用火源。但“重电”替代“火电”有其必然性，在能源史上是一次重大变革。快促生产力高速发展。

此设计是利用秤锤在秤杆上超平衡点的作用，设计出“重力轮和循环重力”的动力装置。其动力原料为液体或固体：如水，干土，干沙，石头子，铁球，钢珠等。此装置能发电外，还可用于“循环重力”做升重，比抽水机，起重机都省电，进一步降低发电成本，可酌情选用。重要的是：经过四两拨千斤，倍增重力量，承上启下，三级放大，聚能发电无限量,且可不用高压电网，（已建电网，另当别论，若需要并网的话也比风电，太阳能电稳定，因为他可以用水电，火电的发电机进行发电不存在并网困难的问题，地球吸引力是稳定的，所以他的转速也是稳定的）。可行性：制轮技术，抽水机，起重机，轴承，变速器等主要部件制作技术早已成熟。目前市场上有的部件还可以直接买到。经济效益：此装置比现有各种发电设备成本都低，运行成本更低。以火电来说，运行中燃料费，减排费，等费用很高。而“重电”无此费用，还可全自动操控。在现有发电设备所形成电价的水平上，采用本装置发电的，先入市者利润最高。洁净能源如久旱逢甘露，饥饿遇美食，市场急需。一旦重点突破，就能跨越发展,进入洁净恒久满足高速经济发展的新能源时代。在不断完善中会有很多相关精妙专利出现，领先一步，引领未来，催生一批跨国公司到国外去发展，成为世界共有的宝贵新能源。造福世人，回报可观。

为了实现上述目标，本文提出了便携式重力发电照明装置。即利用物体的重力势能做功，通过齿轮传动带动无刷发电机发电，然后通过整流、滤波、稳压电路，使其输出稳定的电能点亮LED灯来照明。

便携式重力发电照明装置不需要架设任何外围输电网络，也不需要消耗任何资源，并且零污染。它只需要把一个重物提升到一定的高度，让其带动传动装置进行发电，就能在一段时间内输出稳定的电能，点亮LED灯，其装置示意图和实物图如下图1所示。