DE10356463A1 - Radiation Energy Converter - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungs-Energie-Umwandler zur Umwandlung von Umgebungsenergie in elektrischen Strom. Die dabei genutzten Primärenergiequellen sind strahlungsinduzierte atmosphärische Prozesse und mit diesen resonant gekoppelte natürliche Umgebungsenergien, die zum Teil elektromagnetischer Natur sind. Anwendungen liegen insbesondere im Bereich dezentral-regenerativer Energieerzeugung (Nachhaltigkeitsprinzip, Klimaschutz, Agenda 21).The present invention relates to a radiant energy converter for converting ambient energy into electric current. The primary energy sources used here are radiation-induced atmospheric processes and, with them, resonantly coupled natural ambient energies, some of which are electromagnetic in nature. Applications are in particular in the field of decentralized renewable energy generation (sustainability principle, climate protection, Agenda 21).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlungs-Energie-Konverter zur Umwandlung von atmosphärischer Strahlung in elektrischen Strom.The The present invention relates to a radiant energy converter for the conversion of atmospheric Radiation into electricity.

Technischer Hintergrund für den Strahlungs-Energie-Konverter sind die Arbeiten von Nicola Tesla in den 30iger Jahren in den USA. Tesla befaßte sich in dieser Zeit insbesondere mit der drahtlosen Nachrichten- und Energieübertragung. Hierzu sei zunächst eine Energiebetrachtung für das System Sonne/Erde einschließlich Ionosphäre und Van-Allen-Gürtel vorangestellt.technical Background for The Radiant Energy Converter are the works of Nicola Tesla in the 30's in the US. Tesla was particularly involved in this time with wireless messaging and power transmission. For this purpose, first, a Energy consideration for including the sun / earth system ionosphere and Van Allen belt preceded.

Gemäß dem heute üblichen Modell der Astrophysik wird die Sonne als Heißfusionsreaktor betrachtet. Demnach sollen im Inneren der Sonne Kernfusionsprozesse ablaufen, bei denen aus Wasserstoffkernen Heliumkerne zusammengefügt werden. Aus dem dabei entstehenden Massendefekt (die Masse eines Heliumkerns ist geringer als die seiner Einzelteile) von 4 Mio. Tonnen pro Sekunde wird Energie freigesetzt, die das in der Sonne enthaltene Gas auf eine sehr hohe Temperatur von mehreren Millionen °C bringt.According to the usual today Model of astrophysics, the sun is considered as a hot fusion reactor. According to this, nuclear fusion processes should take place in the interior of the sun, in which helium nuclei are assembled from hydrogen nuclei. Out the resulting mass defect (the mass of a helium nucleus is less than that of its individual parts) of 4 million tons per second energy is released, which absorbs the gas contained in the sun a very high temperature of several million ° C brings.

Geht man nun von der bereits genannten Temperatur von 5800 °C auf der Sonnenoberfläche aus und so erstrahlt diese eine Leistung von 63 MW/m² in den Weltraum ab. Während einer Stunde wird also je m² die Energie von 63.000 kWh abgestrahlt. Der Radius der Erdbahn um die Sonne beträgt ungefähr 150 Mio. km. Durch diese Distanz reduziert sich die mittlere Strahlungsleistung auf 1,37 kW/m², dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet. Die einstrahlende Energie schwankt in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen Sonne und Erde, Sonnenflecken und weiteren Einflüssen. Von dieser abgestrahlten Energie erreicht selbst bei wolkenlosem Himmel in unserem Breitengrad nur ungefähr 1000 W/m² die Erdoberfläche, da durch Brechung, Streuung und Reflexion Verluste auftreten. Die höchste Strahlungsintensität liefert die Sonne im Bereich des sichtbaren Lichts. Weiterhin umfaßt das Sonnenspektrum die folgenden Wellenlängenbereiche (geordnet nach zunehmender Wellenlänge): Kosmische Strahlung, Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, UV-Strahlung, sichtbares Licht (VIS), Infrarot-Strahlung (Frequenzstrahlung), Radiofrequenzstrahlung und ELF-Strahlung (extra low frequency).Assuming now from the above-mentioned temperature of 5800 ° C on the sun's surface and so this shines an output of 63 MW / m ² into space. For one hour, the energy of 63,000 kWh is radiated per m ² . The Earth's orbit around the Sun is about 150 million km. This distance reduces the average radiation power to 1.37 kW / m ² , which is referred to as the solar constant. The incoming energy varies depending on the distance between the sun and the earth, sunspots and other influences. Even with a cloudless sky at our latitude, only about 1000 W / m ^{2 of} the radiated energy reaches the earth's surface, as losses occur due to refraction, scattering and reflection. The highest radiation intensity is provided by the sun in the visible light range. Furthermore, the solar spectrum comprises the following wavelength ranges (ordered according to increasing wavelength): Cosmic radiation, gamma radiation, X-radiation, UV radiation, visible light (VIS), infrared radiation (frequency radiation), radio frequency radiation and ELF radiation (extra low frequency).

Neben der Abstrahlung durch die Sonne müssen auch die Verhältnisse der Erde und der sie umgebenden Bereiche betrachtet werden. Der Van-Allen-Gürtel ist eine gürtelförmig um die Erde liegende Zone, in der Teilchenstrahlung sehr hoher Intensität vorhanden ist. Der Strahlungsgürtel liegt rotationssymmetrisch zur erdmagnetischen Achse wie eine Schale um die Erde und erstreckt sich etwa bis zu 45.000 km Höhe über die Erdoberfläche.Next The radiation from the sun must also be the conditions the Earth and the surrounding areas. The Van Allen Belt is a belt-shaped around the earth lying zone, in the particle radiation of very high intensity exists is. The radiation belt is rotationally symmetric to the earth's magnetic axis like a shell around the earth and extends up to about 45,000 km altitude over the Earth's surface.

Die größte Strahlungsintensität herrscht in zwei Zonen, gelegentlich auch als Zweistrahlungsgürtel bezeichnet, etwa zwischen 1.000 und 6.000 und zwischen 15.000 und 25.000 km über der Erdoberfläche. Die Dosisleistung kann im Zentrum des inneren Van-Allen-Gürtel hinter 3 mm dickem Aluminium bis zu 200 mSv pro Stunde betragen. Im Zentrum des äußeren Gürtels beträgt die Dosisleistung unter den gleichen Bedingungen bis zu 50 mSv pro Stunde.The highest radiation intensity prevails in two zones, sometimes referred to as a two-radiation belt, between about 1,000 and 6,000 and between 15,000 and 25,000 km above the Earth's surface. The dose rate can be in the center of the inner Van Allen belt behind 3 mm thick aluminum up to 200 mSv per hour. At the center of the outer belt is the dose rate under the same conditions up to 50 mSv per hour.

Die Ionosphäre ist eine obere Schicht der Atmosphäre, zwischen 50 und 1.500 km über dem Erdboden gelegen, die bereits reich an elektrisch geladenen Teilchen ist. Durch natürliche Strahlung von der Sonne und aus dem Kosmos werden hier immer wieder Materiepartikel aufgeladen und wieder entladen. Speziell in der Nähe des Nord- und Südpols, wo die Feldlinien des Erdmagnetfeldes trichterförmig und besonders dicht liegen, kommt es dabei immer wieder zu großflächigen Entladungen, die auch vom Erdboden aus zu beobachten sind und als Polarlicht (Nordlicht, Südlicht) bezeichnet werden. Nur ein geringer Teil der im Sonnenwind enthaltenen Energie ist tatsächlich als Polarlicht sichtbar. Der Sonnenwind erzeugt vor allem ein sehr großes elektrisches Potential. Parallel zur Erdoberfläche fließt ein sehr großer elektrischer Strom, etwa in derselben Region wie die Polarlichter, aber oft auch etwas ausgedehnter. Dieser ionosphärische Strom wird als Elektrojet bezeichnet, und er entspricht einem Stromfluß von etlichen tausend Ampere.The ionosphere is an upper layer of the atmosphere, between 50 and 1,500 km above the Soil, already rich in electrically charged particles is. By natural Radiation from the sun and the cosmos will be here again and again Charged matter particles and discharged again. Especially in the Near the North and South Pole, where the field lines of the geomagnetic field are funnel-shaped and particularly dense, it always comes back to large-scale discharges, which also from the ground and as aurora (northern lights, Southern Lights) be designated. Only a small part of those contained in the solar wind Energy is actually visible as aurora. Above all, the solar wind generates a lot great electrical potential. Parallel to the earth's surface flows a very large electric Electricity, in the same region as the Northern Lights, but often too something more extensive. This ionospheric stream is called an electrojet denotes, and it corresponds to a current flow of several thousand amperes.

Die Elektronenkonzentration in den Schichten der Ionosphäre ist für die Reflexion, aber auch für die Dämpfung der Kurzwellen verantwortlich. Sie reagiert sehr sensibel auf die solare Aktivität.The Electron concentration in the layers of the ionosphere is for reflection, but also for the damping responsible for the shortwave. She is very sensitive to the solar activity.

Seit langem weiß man bereits, daß die elektrisch positiv aufgeladene Ionosphäre einen Gegenpol zur negativ geladenen Erdoberfläche bildet und daß zwischen beiden ständig eine elektrische Spannung von ungefähr 30 kV bis zu 5 GV herrscht. Diese Spannung entlädt sich u.a. durch Gewitter und sogenannte atmosphärische Leckströme. Wie russische Wissenschaftler Mitte der 80er Jahre festgestellt haben, beträgt die Summe aller globalen Leckströme im jahreszeitlichen Mittel etwa 2000 A. Vereinfacht kann man dieses System Erde-Ionosphäre als einen Kugelkondensator beschreiben.since long one knows already, that the Electrically positively charged ionosphere is a counterpole to the negative charged earth surface forms and that between both constantly an electrical voltage of about 30 kV up to 5 GV prevails. This voltage discharges u.a. by thunderstorms and so-called atmospheric leakage currents. As Russian scientists discovered in the mid-80s is the sum of all global leakage currents on a seasonal average about 2000 A. Simplified one can do this System Earth Ionosphere describe as a ball capacitor.

Tesla erzeugte bei seinen Experimenten hohe elektrische Spannungen von mehreren hunderttausend Volt, mit denen er sogar künstliche Blitze erzeugen konnte. Er fand dabei heraus, daß mit solchen Blitzen auch Radiowellen extrem niedriger Frequenz (ELF) ausgestrahlt werden, die nahezu widerstandslos in die Erde ein- und durch diese hindurchdringen können. Er hatte damit die elektromagnetische Resonanzfrequenz der Erde entdeckt.Tesla generated in his experiments high electrical voltages of several hundred thousand volts, with which he could even produce artificial lightning. He found out that with such lightning radio waves of extremely low frequency (ELF) are emitted, the almost without resistance into the earth and through it can penetrate. He had thus discovered the electromagnetic resonance frequency of the earth.

Zu den elektromagnetischen Prozessen in der oberen Atmosphäre:
Nachdem Flugzeugpiloten bereits seit Jahrzehnten von Blitzen oberhalb mächtiger Gewitterwolken berichten, sind erst vor kurzem die sogenannten „Sprites" entdeckt worden: Lichtblitze, die von Gewitterwolken nach oben gehen. Sprites sind Lichtblitze, die in 70 Kilometer Höhe auf und ab springen – ein bisher in der Atmosphärenphysik unbekanntes Phänomen. Diese Blitze gehen einher mit gewaltigen Ausbrücken von Kurzwellenstrahlung, die ihre Energie bis hinauf in die Ionosphäre pumpen, 70 Kilometer über dem Erdboden. Einhergehend mit den Sprites gibt es Ladungsausgleichsvorgänge in der unteren Atmosphäre, die als „gigantic jets" bezeichnet werden. Zwischen 1989 und 2002 sind solche Entladungen von taiwanesischen Wissenschaftlern der National Cheng Kung University aufgenommen worden. Über dem südchinesischen Meer besitzen solche Jets Abmessungen von bis zu 40 km Breite und erzeugen karottenförmige Lichterscheinungen, die offenbar negative Ladungen von Gewitterwolken hinauf in die Ionosphäre transportieren (Nature 2003, Band 423, Seite 927).To the electromagnetic processes in the upper atmosphere:
After airplane pilots have been reporting on flashes of powerful storm clouds for decades, the so-called "sprites" have recently been discovered: flashes of lightning rising from storm clouds These flashes are accompanied by massive bursts of shortwave radiation pumping their energy up to the ionosphere, 70 kilometers above the ground. Along with the sprites, there are charge balancing processes in the lower atmosphere called "gigantic jets" become. Between 1989 and 2002, such discharges were recorded by Taiwanese scientists from National Cheng Kung University. Above the South China Sea, such jets have dimensions of up to 40 km in width and produce carrot-like light phenomena, which evidently transport negative charges from thunderclouds up into the ionosphere (Nature 2003, Vol. 423, page 927).

Elektromagnetische Prozesse in der unteren Atmosphäre, sogenannte Sferics (abgeleitet „atmospherics"), werden in der Meteorologie als kurze elektromagnetische Impulse beobachtet. Sie entstehen, wenn sich Luftmassen aneinander reiben und es zu elektrischen Entladungen kommt. Sie sind dadurch gekennzeichnet, daß sie extrem kurz sind, eine typische Dauer zwischen 50 μs und einigen Millisekunden besitzen und mit einem extrem breiten Spektrum auftreten. Auslöser für Sferics sind meistens Blitze, die in Gewitterzellen auftreten, die mehr als 1000 km vom Beobachter entfernt sind. Sferics breiten sich entlang der Magnetfeldlinien der Erde aus. Sferics, die in Mitteleuropa aufgenommen werden, entstehen in Gewitterzentren, die in Südeuropa oder Afrika liegen. Ein solcher Gewitter-Sferic besitzt seine höchste Amplitude im Frequenzbereich unter 10 kHz. Andere Sferics entstehen im Vorfeld großer Gewitterzentren durch starke Luftmassenbewe gungen, die die magnetischen Feldlinien beeinflussen. Diese Sferics weisen ein relatives Maximum um 20 kHz auf und sind meist auf eine Frequenz unter 40 kHz begrenzt.electromagnetic Processes in the lower atmosphere, so-called sferics (derived from "atmospherics") are used in the Meteorology observed as short electromagnetic pulses. she arise when air masses rub against each other and make it to electrical Discharges comes. They are characterized by being extreme short, a typical duration between 50 μs and a few milliseconds own and with an extremely broad spectrum occur. Trigger for Sferics are mostly lightning, which occur in thunderstorm cells, the more than 1000 km from the observer. Sferics are spreading along the magnetic field lines of the earth. Sferics working in Central Europe be taken up in thunderstorm centers that are located in southern Europe or Africa. Such a thunderstorm Sferic has its highest amplitude in the frequency range below 10 kHz. Other sferics are created in advance greater Thunderstorm centers by strong Luftmassenbewe conditions, the magnetic Influence field lines. These sferics have a relative maximum around 20 kHz and are usually limited to a frequency below 40 kHz.

Will man zu den Atmosphärenprozessen nun halb-quantitativ eine Energiebilanz aufstellen, so ergibt sich, daß in der oberen und mittleren Atmosphäre (höher < 50 km) so wie in dem Van-Allen-Gürtel eine erhebliche Menge bewegter Ladungsträger und oszillierender elektromagnetischer Felder vorhanden ist. Über deren Energieinhalt liegen nur Schätzungen vor, die in der Größenordnung von 1 bis 100 kJ/m³ liegen. Dieser Energiegehalt wird mit dem vorliegenden Strahlungs-Energiekonverter genutzt und in elektrische Energie für einen Verbraucher umgewandelt. Neben dieser geschätzten Energiedichte werden möglicherweise zusätzlich noch weitere von der Sonne abgestrahlte Energie sowie kosmische Teilchenstrahlung genutzt, deren Eigenschaften in aktuellen Forschungsprojekten der NASA gegenwärtig mit untersucht werden.If one wants to set up an energy balance semi-quantitatively for the atmospheric processes, it follows that in the upper and middle atmosphere (higher than 50 km) as well as in the Van Allen belt there is a considerable amount of moving charge carriers and oscillating electromagnetic fields , Their energy contents are only estimates, which are in the order of 1 to 100 kJ / m ³ . This energy content is used with the present radiant energy converter and converted into electrical energy for a consumer. In addition to this estimated energy density, additional solar-radiated energy and cosmic particle radiation may be used, the properties of which are currently being studied in current NASA research projects.

Nimmt man nun einen Wirkungsgrad von 40 % für den Energietransfer an, und eine Leistungsentnahme von 50 kW, so ergibt sich, daß ein Volumen von ungefähr 50 m³ erforderlich ist, um bei einer mittleren Energiedichte von 5 kW/m³ die nötige Energie aus der Atmosphäre zu entnehmen. Ähnliche Überlegungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.Assuming now an efficiency of 40% for the energy transfer, and a power draw of 50 kW, it follows that a volume of about 50 m ^{3 is} required to at a mean energy density of 5 kW / m ^3, the necessary energy from to take the atmosphere. Similar considerations are already known from the prior art.

So befaßt sich US-Patent 787,412 von Nicola Tesla im Jahr 1900 mit einem Verstärkungssender, der elektrische Energie durch ein natürliches Medium sendet. Auch die Patente US 685,957 und 685,958 aus dem Jahre 1901 befassen sich mit der Nutzung von Strahlungselektrizität.For example, US Patent 787,412 to Nicola Tesla in 1900 is concerned with a gain transmitter that transmits electrical energy through a natural medium. Also the patents US 685,957 and 685,958 from 1901 are concerned with the use of radiant electricity.

Die Verwendung von harmonisch modulierten, typischen elektrischen Signalen zur Überschußenergieerzeugung und Energieumwandlung aus dem sog. Vakuumfeld (Puthoff 1993, Phys. Rev. E 48/2, 1562–1565, Haisch und Rueda 1998, The Zero-Point Field and Inertia, Causality and Locality in Modern Physics, Kluwer Academic Publishers (1998), 171–178) sind in den US-Patenten 5,208,844, 4,394,230 und 3,629,521, 3,563,246, 3,726,762 beschrieben.The Use of harmonically modulated, typical electrical signals for excess energy production and energy conversion from the so-called vacuum field (Puthoff 1993, Phys. Rev. E 48/2, 1562-1565, Haisch and Rueda 1998, The Zero-Point Field and Inertia, Causality and Locality in Modern Physics, Kluwer Academic Publishers (1998), 171-178) in U.S. Patents 5,208,844, 4,394,230 and 3,629,521, 3,563,246, 3,726,762.

Die US-Patente US 3,890,548 und 4,595,975 von Edwin Gray befassen sich mit der Konstruktion und Anwendung einer „Kraftverstärkerröhre" (power conversion tube) zum Antrieb von Elektromotoren mit Leistungen von 10 bis 50 kW.The US patents US 3,890,548 and 4,595,975 to Edwin Gray are concerned with the design and application of a "power conversion tube" for driving electric motors with outputs of 10 to 50 kW.

Die oben bereits angesprochene, weitere von der Sonne abgestrahlte Strahlungsenergie geht auf Überlegungen zurück, wonach elektromagnetische Wellen nicht ausschließlich aus sogenannten transversalen elektromagnetischen Wellen bestehen. Das Verhalten der transversalen elektromagnetischen Wellen wird durch ein System von linearen, partiellen Differentialgleichungen beschrieben, die zeitliche und räumliche Änderung der Felder E, H, D, B, der Ladungsdichte und der Stromdichte beschreiben. Eine Notwendigkeit, die bekannten Phänomene der elektromagnetischen Wellen durch lineare Differentialgleichungen zu beschreiben, ist nicht bekannt. Es gibt zahlreiche Ansätze, auch nicht-lineare elektromagnetische Gleichungen zu betrachten. In häufig gewählten Ansätzen wird hier auf eine SU2-Symmetrie für die Feldtheorie zurückgegriffen. Eine solche SU2-Symmetrie hat sich bei der Beschreibung der elektro-schwachen Wechselwirkung als überaus erfolgreich erwiesen. Unterstellt man eine solche nicht-abelsche Eichgruppe, so entsteht eine nicht-lineare Elektrodynamik. Zusätzlich zu den oben im Rahmen der klassischen Elektrodynamik diskutierten transversalen elektromagnetischen Wellen, transportieren dann auch nicht-transversale elektromagnetische Wellen Strahlungsenergie. Beispielsweise besitzen solche Feldtheorien als Lösung ihrer Wellengleichung auch longitudinale elektromagnetische Wellen kurzer Reichweite und longitudinale Magnetfelder. Auch Solitonen, das sind nicht zerfließende Wellenpakete, treten als Lösung dieser Feldgleichungen auf und würden dementsprechend bei einer Anregung durch die in der Sonne ablaufenden Kernreaktionen ebenfalls ausgesendet werden. Auch diese elektromagnetische Strahlung transportiert zusätzlich zu der oben bereits diskutierten Strahlung im Rahmen der klassischen Elektrodynamik Energie von der Sonne zur Erde.The above-mentioned, further radiated by the sun radiation energy is based on considerations that electromagnetic waves do not consist exclusively of so-called transversal electromagnetic waves. The behavior of the transverse electromagnetic waves is described by a system of linear, partial differential equations describing temporal and spatial changes of the fields E, H, D, B, the charge density and the current density. A need to describe the known phenomena of electromagnetic waves by means of linear differential equations is not known. There are numerous approaches to consider non-linear electromagnetic equations. In frequently chosen approaches here is on a SU2 Symme drew on field theory. Such an SU2 symmetry has proven to be extremely successful in describing the electro-weak interaction. Assuming such a non-Abelian calibration group, this results in a non-linear electrodynamics. In addition to the transversal electromagnetic waves discussed above in classical electrodynamics, non-transversal electromagnetic waves transport radiation energy. For example, such field theories also have short-range longitudinal electromagnetic waves and longitudinal magnetic fields as a solution to their wave equation. Even solitons, which are not dissipative wave packets, appear as a solution to these field equations and would accordingly also be emitted when excited by the nuclear reactions taking place in the sun. In addition to the radiation already discussed above, this electromagnetic radiation also transports energy from the sun to the earth in the context of classical electrodynamics.

Es sei jedoch betont, daß die Annahme einer solchen Strahlungsenergie zur Zeit noch nicht experimentell belegt ist und bei der vorliegenden Erfindung daher nicht weiter betrachtet wird.It It should be stressed, however, that the Assumption of such radiant energy at present not experimental is occupied and therefore not further in the present invention is looked at.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strahlungsenergiekonverter zur Umwandlung von atmosphärischer Strahlung in elektrischen Strom bereitzustellen, mit dem ein elektrischer Verbraucher dauerhaft betrieben werden kann.Of the Invention is based on the object, a radiant energy converter for the conversion of atmospheric To provide radiation in electrical power, with which an electric Consumers can be operated permanently.

Die Aufgabe wird durch den Strahlungsenergiekonverter gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen bilden den Gegenstand der Unteransprüche.The Task is by the radiant energy converter according to claim 1 solved. Advantageous embodiments form the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Strahlungsenergiekonverter zur Umwandlung von atmosphärischer Strahlung in elektrischen Strom besteht im wesentlichen aus drei Schaltkreisen: Ei nem Hochfrequenz-Empfangskreis, einem im Bereich der Radiofrequenz arbeitenden Speicherkreis und einem Niederfrequenz-Lastkreis. Der Hochfrequenz-Empfangskreis besitzt eine Antenneneinrichtung und eine mit dieser verbundene Koppeleinrichtung, vorzugsweise eine Koppelspule. Der Radiofrequenz-Speicherkreis besitzt eine Speicherspulenanordnung und einen mit dieser verbundenen Anregungsschaltkreis. Der Niederfrequenzlastkreis besitzt eine Entnahmespule, die mit einem aktiven Schaltelement und einem Verbraucher verbunden ist. Weiteres Element des erfindungsgemäßen Strahlungsenergiekonverters ist eine Steuereinrichtung, die mit dem Empfangskreis, dem Speicherkreis und dem Lastkreis verbunden ist und die in den Kreisen auftretende Ströme und Spannungen mißt und das aktive Schaltelement in dem Lastkreis sowie den Anregungsschaltkreis ansteuert. Gekoppelt sind die drei Schaltkreise jeweils über ihre Spulen, die Kopplung von Empfangskreis und Speicherkreis erfolgt über die Koppelspule und die Speicherspule, während die Kopplung zwischen Speicherkreis und Lastkreis über Speicherspule und Entnahmespule erfolgt. Die Funktionsweise des Strahlungsenergiekonverters ist derart, daß durch den Anregungsschaltkreis die Speicherspule zu Schwingungen angeregt wird, die vorzugsweise, aber nicht notwendig, induktiv auf die Koppelspule übertragen und an die Antenneneinrichtung weitergeleitet werden. Die von der Antenne nach den bekannten Antennengleichungen aufgenommene elektromagnetische Energie der hochfrequenten Strahlung wird durch die angeregte Koppelspule auf die Speicherspulen und schließlich an den Entnahmekreis weitergeleitet. Das aktive Element in dem Entnahmeschaltkreis schaltet Verbraucher- und Entnahmespule derart, daß die für den Energiefluß notwendigen Resonanzen zwischen den Spulen durch den Verbraucher nicht gestört werden.Of the Radiant energy converter according to the invention for the conversion of atmospheric radiation in electricity consists essentially of three circuits: Egg nem radio frequency receiving circuit, one in the radio frequency working memory circuit and a low frequency load circuit. Of the Radio frequency receiving circuit has an antenna device and an associated with this coupling device, preferably one Coupling coil. The radio frequency memory circuit has a storage coil arrangement and an excitation circuit connected thereto. The low frequency load circuit has a takeout spool, which with an active switching element and a consumer. Another element of the radiation energy converter according to the invention is a control device connected to the receiving circuit, the storage circuit and the load circuit is connected and occurring in the circuits currents and voltages measures and the active switching element in the load circuit and the excitation circuit controls. The three circuits are coupled via their respective ones Coils, the coupling of receiving circuit and memory circuit via the coupling coil and the storage spool while the coupling between the memory circuit and the load circuit via the storage coil and removal coil takes place. The operation of the radiant energy converter is such that by the excitation circuit excited the storage coil to vibrate is preferably, but not necessarily, inductively transmitted to the coupling coil and forwarded to the antenna device. The of the Antenna according to the known antenna equations recorded electromagnetic Energy of high-frequency radiation is through the excited coupling coil on the storage coils and finally on the removal circuit forwarded. The active element in the extraction circuit switches Consumer and withdrawal coil such that necessary for the energy flow Resonances between the coils are not disturbed by the consumer.

Die Kopplung zwischen Empfangskreis und Speicherkreis erfolgt vorzugsweise induktiv, zusätzlich kann noch eine galvanische Kopplung hinzugefügt werden. Ebenfalls ist die Kopplung zwischen Speicherkreis und Lastkreis induktiv, wobei auch hier zusätzlich eine galvanische Kopplung vorgesehen werden kann.The Coupling between receiving circuit and memory circuit is preferably carried out Inductive, additional can still be added a galvanic coupling. Also is the Coupling between memory circuit and load circuit inductively, also here in addition a galvanic coupling can be provided.

Als wesentliches Element des Empfangskreises besitzt die Koppelspule eine Form eines Hyperpoloiden. Hierbei handelt es sich um eine rohrförmige, längliche Spule, deren Längsschnitt die Form einer Hyperbel aufweist. Mit anderen Worten, die geometrische Form einer Koppelspule ergibt sich als Rotationskörper einer Hyperbel.When essential element of the receiving circuit has the coupling coil a form of hyperpoloid. This is a tubular, elongated Coil, whose longitudinal section has the shape of a hyperbola. In other words, the geometric one Form of a coupling coil results as a rotation body of a Hyperbole.

Eine Erdung der Koppelspule in dem Empfangskreis erfolgt vorzugsweise über einen Masseschlußkondensator.A Grounding of the coupling coil in the receiving circuit is preferably carried out via a Mass bypass capacitor.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Empfangskreis mit Meßeinrichtungen versehen, die Strom und Spannung zwischen Antenne und Koppelspule messen und an das Steuergerät weiterleiten. Zusätzlich kann im Empfangsschaltkreis noch eine Meßeinrichtung für die magnetischen Flußdichte in der Koppelspule vorgesehen sein. Auch diese Meßdaten werden an das Steuergerät für die Steuerung des Konverters weitergeleitet.In A preferred embodiment is the receiving circuit with measuring devices provided the current and voltage between the antenna and coupling coil measure and to the control unit hand off. additionally can in the receiving circuit nor a measuring device for the magnetic flux density be provided in the coupling coil. These measurements are also to the control unit for the Control of the converter forwarded.

Der Empfangskreis besitzt zusätzlich mit dem Steuergerät verbundene Meßeinrichtungen, um Wetterdaten und elektromagnetische Impulse aus der Atmosphäre zu messen. Aufgrund der Schwankungen der elektrischen Energiedichte in der Atmosphäre sind diese Daten für die Steuerung des Energiekonverters notwendig.The receiving circuit additionally has measuring devices connected to the controller for measuring weather data and electromagnetic pulses from the atmosphere. Due to the variations in the electrical energy density in the atmosphere, these data are for the control of the energy giekonverters necessary.

Wie bereits erwähnt, sind Koppelspule und Entnahmespule derart dimensioniert, daß die Koppelspule durch die Entnahmespule, vorzugsweise mit ihrer Eigenfrequenz, angeregt wird.As already mentioned, Coupling coil and removal coil are dimensioned such that the coupling coil excited by the removal coil, preferably at its natural frequency becomes.

Die Antenneneinrichtung besitzt eine schmalbandige Resonanz, die bevorzugt oberhalb der Kurzwellenbänder liegt.The Antenna device has a narrowband resonance, which is preferred above the shortwave bands lies.

Das Speicherspulenelement, durch welches die elektrische Energie von der Antenne zum Verbraucher fließt, besteht bevorzugt aus zwei gekoppelten Spulen, von denen eine erste zur Kopplung an die Kopplungsspule des Empfangsgeräts angeordnet und eine zweite mit der ersten gekoppelt ist. Die Kopplung zwischen erster und zweiter Spule der Speicherspureneinrichtung erfolgt bevorzugt kapazitiv. Die erste Spule ist mit dem Anregungsschaltkreis des Speicherschaltkreises verbunden. Der Anregungsschaltkreis besitzt bevorzugt einen Mehrfrequenzgenerator, der von dem Steuergerät angesteuert wird.The Storage coil element, through which the electrical energy of the antenna flows to the consumer, preferably consists of two coupled coils, a first of which is for coupling to the coupling coil of the receiving device arranged and a second is coupled to the first. The coupling between first and second coils of the memory track device is preferably capacitive. The first coil is connected to the excitation circuit of Memory circuit connected. The excitation circuit has preferably a multi-frequency generator, which is controlled by the control unit becomes.

Der Speicherkreis besitzt mit dem Steuergerät verbundene Meßeinrichtungen für Strom, Spannung und magnetische Flußdichte an der ersten und/oder zweiten Spule. Auch diese Daten werden an das Steuergerät weitergeleitet.Of the Memory circuit has connected to the control unit measuring devices for electricity, Voltage and magnetic flux density at the first and / or second coil. These data are also on the control unit forwarded.

Das aktive Schaltelement in dem Schaltkreis kann bevorzugt als elektrisch steuerbare Röhre ausgebildet werden. Es ist aber auch möglich, Halbleiterschaltelemente hier einzusetzen.The active switching element in the circuit may be preferred as electrical controllable tube be formed. But it is also possible, semiconductor switching elements use here.

Das Steuergerät steuert den Mehrfrequenzgenerator in dem Speicherkreis derart an, daß dieser die Speicherspulen mit einer Frequenz bzw. einer Mischung aus Frequenzen anregt, die den Empfangskreis zu einem Energiefluß von der Antenneneinrichtung über die Koppelspule und die Speicherspule in den Lastkreis anregt. Wie bereits eingangs erläutert, empfängt der Empfangskreis mit seiner Antenneneinrichtung elektromagnetische Strahlung mit sehr hoher Frequenz, die in dem Speicherkreis bereits über mehrere Oktaven herabgesetzt ist.The control unit controls the multi-frequency generator in the memory circuit in such a way that this one Storage coils with a frequency or a mixture of frequencies stimulates the receiving circuit to a flow of energy from the Antenna device over excites the coupling coil and the storage coil in the load circuit. As already explained at the beginning, receives the Receiving circuit with its antenna device electromagnetic Radiation with very high frequency, in the memory circuit already over several Octaves is lowered.

Das Steuergerät ist weiterhin derart ausgelegt, daß das aktive Element geschaltet wird, damit der Verbraucher über die Entnahmespule nicht den Energiefluß von Koppelspule zur Speicherspule stört. Es wird durch das aktive Element also vermieden, daß die für den Energiefluß notwendige Resonanzkoppelspule und Speicherspule durch den Verbraucher gestört wird.The control unit is further designed so that the active element switched is going to allow the consumer to over the removal coil does not affect the energy flow from coupling coil to the storage coil disturbs. It is thus avoided by the active element that necessary for the energy flow Resonant coupling coil and storage coil is disturbed by the consumer.

Ein Beispiel für die vorliegenden Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert:One example for The present invention will be described with reference to the attached figures explained in more detail:

1 zeigt ein Blockschaltbild mit HF-Empfangskreis, RF-Speicherkreis und NF-Lastkreis, 1 shows a block diagram with RF receiving circuit, RF memory circuit and NF load circuit,

2 zeigt ein schematisches Schaltbild für die Ausführung der Schaltkreise und 2 shows a schematic circuit diagram for the execution of the circuits and

3 gibt ein Beispiel für das aktive Schaltelement im Lastkreis. 3 gives an example of the active switching element in the load circuit.

1 zeigt den Strahlungsenergiekonverter mit seinem Hochfrequenzempfangskreis 10, einem Radiofrequenzspeicherkreis 12, einem Niederfrequenz-Lastkreis 14 und einem Steuergerät 16. Der Empfangskreis 10 besitzt eine Antenne 18 sowie eine mit dieser verbundene Koppelspule 20. Bei dem dargestellten Beispiel handelt es sich um eine 1800 mm lange Stabantenne. 1 shows the radiant energy converter with its high frequency receiving circuit 10 , a radio frequency storage circuit 12 , a low frequency load circuit 14 and a controller 16 , The reception circle 10 has an antenna 18 and a coupling coil connected thereto 20 , In the example shown is a 1800 mm long rod antenna.

Für die Antennen kann beispielsweise eine Stabantenne aus Kupfer/Aluminium/V2A eingesetzt werden, die einen Durchmesser von 2 bis 5 mm und eine Länge von 1800 mm besitzt. Eine solche Antenne besitzt eine Resonanzfrequenz von 666 MHz nach dem λ/4-Kriterium. In einem zweiten Beispiel wird eine Stabantenne aus Kupfer/Aluminium/V2A mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm und einer Länge von 1800 mm verwendet, die mit zwei parallelen Kupferlackdrähten mit einem Durchmesser von ungefähr 0,8 bis 1,5 mm umwickelt ist. Alle 8 bis 25 cm ist parallel zwischen diesen ein Kondensator mit einer Kapazität von 10 pF bis 100 nF geschaltet. Auch ist es möglich, statt eines Kupferlackdrahts Kupferlitze mit Isolierung zu verwenden. In einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist die Stabantenne mit zwei Cadeus-förmig zueinanderliegenden Leitungen aus CU-Lackdraht umwickelt, die zusätzlich alle 8 bis 25 cm mit parallel geschalteten Keramikkondensatoren kapazitiv gekoppelt sind. Auch hier können wieder alternativ zu dem CU-Lackdraht Kupferlitzen mit Isolierung eingesetzt werden, die einen größeren Durchmesser von ungefähr 1,5 bis 3 mm besitzen.For the antennas For example, a rod antenna made of copper / aluminum / V2A can be used. which has a diameter of 2 to 5 mm and a length of 1800 mm. A such antenna has a resonance frequency of 666 MHz according to the λ / 4 criterion. In one second example is a rod antenna made of copper / aluminum / V2A used with a diameter of 2 to 5 mm and a length of 1800 mm, those with two parallel copper wires with a diameter from about 0.8 is wrapped to 1.5 mm. Every 8 to 25 cm is parallel between this one capacitor with a capacity of 10 pF to 100 nF switched. It is also possible Instead of using a copper enameled wire, use copper wire with insulation. In another possible embodiment is the rod antenna with two Cadeus-shaped lines wrapped in CU enamel wire, which in addition every 8 to 25 cm with parallel connected ceramic capacitors are capacitively coupled. Again, you can again as an alternative to the CU enamelled wire copper strands with insulation be used, which has a larger diameter of about 1.5 to 3 mm.

Ein weiterer Ansatz für die Antenne ist eine sogenannte Djed-Hohlraumantenne aus Kunststoffrohr und Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 10 bis 25 mm und einer Länge von 600 bis 1800 mm, die mit zwei parallelen Leitungen aus Kupferlackdraht umwickelt ist. Auch hier ist es wieder möglich, diese in der vorgenannten Art kapazitiv miteinander zu koppeln. Zusätzlich wird bei der Djed-Hohlraumantenne der Innenraum des Hohlrohres abwechselnd mit zylinderförmigen Formstücken oder Mineralien-Kunstharzgußstücken aus zwei der folgenden Mineralien gefüllt:

• – (Rosen-)quarzit
• – Ferrit,
• – Granit-Glimmer.

Another approach to the antenna is a so-called Djed cavity antenna plastic pipe and aluminum tube with a diameter of 10 to 25 mm and a length of 600 to 1800 mm, which is wrapped with two parallel lines of enameled copper wire. Again, it is again possible to capacitively couple these in the aforementioned manner. Additionally, in the djed cavity antenna, the interior of the hollow tube is alternately filled with cylindrical or mineral resin casts of two of the following minerals:

• - (Rose) quartzite
• - ferrite,
• - granite mica.

Diese säulenartig in dem Rohr aufeinandergeschichteten Mineralienstücke dienen als elektromagnetische Torsionswellen- bzw. als XHF-Resonator (extrem high frequency).These columnar serve in the tube stacked mineral pieces as electromagnetic torsional wave or as XHF resonator (extremely high frequency).

Eine weitere Möglichkeit für die Ausgestaltung der Antenne 18 besteht darin, eine Stickfire-Antenne zu verwenden, wie sie beispielsweise über die Firma Stickfire erworben werden. Bevorzugt sind N₁ innere Spulensegmente aus Kupfer-Lackdraht (Durchmesser_CU ungefähr 0,8 bis 2 mm, N gleich 10 bis 50, Spulenbreite L1 gleich 10 mm bis 100 mm, Spule optional mehrlagig) mit seriell geschalteten, unipolaren Kondensatoren (C ungefähr 10 pF–100 nF).Another possibility for the design of the antenna 18 is to use a Stickfire antenna, such as those purchased through the company Stickfire. Preference is given to N ₁ inner coil segments of copper enameled wire (diameter _CU approximately 0.8 to 2 mm, N equal to 10 to 50, coil width L1 equal to 10 mm to 100 mm, coil optionally multilayer) with series-connected, unipolar capacitors (C approximately 10 pF-100 nF).

Auch ist es möglich, eine sogenannte Stickfire-Djed-Antenne vorzusehen, bei der zusätzlich ein Kristallresonator in dem inneren Hohlraum vorgesehen ist. Die Länge der als Kristallresonatoren eingesetzten Mineralienstücke beträgt hierbei ungefähr bevorzugt 30 bis 60 mm.Also Is it possible, to provide a so-called Stickfire Djed antenna, in addition to a crystal resonator is provided in the inner cavity. The length of the as crystal resonators used minerals is this is approximately preferred 30 to 60 mm.

In einer weiteren Möglichkeit ist es auch möglich, polierte, isolierte, ebene Metallplatten aus Kupfer/Aluminium/V2A mit einer Dicke von 0,5 bis 2 mm einzusetzen, die bevorzugt Abmessungen von 20 × 20 bis 100 × 100 cm besitzen.In another possibility it is also possible polished, insulated, flat metal plates made of copper / aluminum / V2A with a thickness of 0.5 to 2 mm, the preferred dimensions from 20 × 20 up to 100 × 100 cm own.

Eine solche Antenne 18 ist mit der Koppelspule 20 verbunden. Die Koppelspule 20 besitzt eine hyperbolische Kegelform, deren Außenlinie durch eine gleichseitige Hyperbel gegeben ist. Die gleichseitige Hyperbel (Y² = X² – A²) besitzt einen Hyperbelparameter von A = 1 bis 5 cm. Alternativ kann auch die gleichseitige Hyperbel der Form Y = A'/X mit dem Hyperbelparameter A' = 1 bis 5 cm² verwendet werden (verkürzte Hyperbel nach Schauberger). Die Höhe der hyperbolischen Koppelspule beträgt bevorzugt 5 bis 25 cm, wobei der Durchmesser der Koppelspule 10 bis 60 cm beträgt. Die Spulenwicklung besteht aus Kupferdraht oder Litze mit einem Durchmesser von 1,2 bis 5 mm und einer Windungszahl von 15 bis 50. Hergestellt wird eine solche hyperbolische Koppelspule durch einen hyperbolischen Kegel-Formkörper, der teilbar ist.Such an antenna 18 is with the coupling coil 20 connected. The coupling coil 20 has a hyperbolic conical shape whose outline is given by an equilateral hyperbola. The equilateral hyperbola (Y ² = X ² - A ² ) has a hyperbola parameter of A = 1 to 5 cm. Alternatively, the equilateral hyperbola of the form Y = A '/ X with the hyperbola parameter A' = 1 to 5 cm ² can be used (shortened hyperbole according to Schauberger). The height of the hyperbolic coupling coil is preferably 5 to 25 cm, wherein the diameter of the coupling coil is 10 to 60 cm. The coil winding consists of copper wire or strand with a diameter of 1.2 to 5 mm and a number of turns of 15 to 50. Such a hyperbolic coupling coil is produced by a hyperbolic cone shaped body which is divisible.

Der Radiofrequenzspeicherkreis 12 besitzt eine Speicherspule 22, die in dem Beispiel aus ein oder zwei Flach- oder Zylinderspulen besteht, deren Basisfrequenz (Eigenresonanz) im Bereich zwischen 100 kHz bis 180 kHz steht. Die Feinabstimmung der Eigenresonanz erfolgt durch seriell gegen Masse geschaltete Kondensatoren.The radio frequency storage circuit 12 has a storage coil 22 , which in the example consists of one or two flat or cylindrical coils whose base frequency (self-resonance) is in the range between 100 kHz to 180 kHz. The fine tuning of the self-resonance is done by serially connected to ground capacitors.

Eine Pulsanregung der Speicherspule 22 erfolgt durch einen Mehrfach-Frequenzgenerator 24, bei einer Basisfrequenz und mehreren daraus abgeleiteten Frequenzen. Die Mehrfachfrequenzen werden in einem Frequenzmischer 26 gemischt und über einen Verstärker 28 verstärkt und an die Speicherspule 22 weitergeleitet.A pulse excitation of the storage coil 22 is done by a multiple frequency generator 24 , at a base frequency and several frequencies derived therefrom. The multiple frequencies are in a frequency mixer 26 mixed and over an amplifier 28 reinforced and to the storage coil 22 forwarded.

In einer Ausgestaltung ist die Speicherspule 22 als archimedische Spirale ausgelegt, deren Kurvenlinie durch die folgende Gleichung in Polarkoordinaten gegeben ist F(r, φ) = A × r × φ, wobei 0 ≤ φ < 2π. In one embodiment, the storage coil 22 designed as an Archimedean spiral whose curve line is given by the following equation in polar coordinates F (r, φ) = A × r × φ, where 0 ≤ φ <2π.

Für den Spiralparameter (Ganghöhe) wird als Parameter bevorzugt A = 0,5 bis 3 eingesetzt. Der Innendurchmesser der archimedischen Spiralspule beträgt 1 bis 10 cm, der Außendurchmesser 10 bis 80 cm. Die Spulenwicklungen werden aus Kupferdraht oder Litze hergestellt mit einem Durchmesser von 1,2 bis 5 mm, die Windungszahl beträgt 15 bis 100, wobei die Spule auf eine Grundplatte mit geeigneter Dielektrizitätskonstante montiert ist. In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Entnahmespule einen RF-Kern (amorphes Metall, beispielsweise Metglas^® der Fa. Honeywell) und eine spezielle geometrische Resonanzabstimmung. Weiter alternativ kann die Speicherspule einen stromdurchflossenen Kern besitzen.For the spiral parameter (pitch), the preferred parameter is A = 0.5 to 3. The inner diameter of the Archimedean spiral coil is 1 to 10 cm, the outer diameter of 10 to 80 cm. The coil windings are made of copper wire or strand with a diameter of 1.2 to 5 mm, the number of turns is 15 to 100, wherein the coil is mounted on a base plate with a suitable dielectric constant. In another embodiment, the sampling loop has a RF-core (amorphous metal such as Metglas® ^® from. Honeywell) and a specific geometric resonance tuning. As an alternative, the storage coil may have a current-carrying core.

Der Mehrfachfrequenzgenerator 24 dient zur Pulsanregung der Speicherspule 22 und besitzt in dem dargestellten Beispiel fünf Kanäle mit separaten Frequenzen im Bereich von 20 Hz bis 250 kHz. Die Spannungsamplituden liegen im Bereich von 1 mV bis 800 mV und auf TTL-Pegel (0V/5V). Die Ausgangsimpedanz beträgt 50 Ohm und 10 k Ohm. Die Signalform kann beliebig eingestellt werden, insbesondere auf Sinus-, Rechteck-, Dreieck- und TTL-Rechteck-Form.The multiple frequency generator 24 serves to pulse excitation of the storage coil 22 and in the example shown has five channels with separate frequencies in the range of 20 Hz to 250 kHz. The voltage amplitudes are in the range of 1 mV to 800 mV and on TTL level (0V / 5V). The output impedance is 50 ohms and 10 k ohms. The signal shape can be set arbitrarily, in particular to sine, rectangular, triangular and TTL rectangular form.

Der mit 26 bezeichnete Mischer kann zusätzlich auch einen Nadelpulsgenerator enthalten, der für die Erzeugung kurzer DC-Pulse im Bereich von 10 ns bis 100 ns Dauer vorgesehen ist. In diesem Fall wird der Verstärker 28 nicht benötigt.The one with 26 In addition, the designated mixer may additionally include a needle pulse generator which is provided for generating short DC pulses in the range of 10 ns to 100 ns duration. In this case, the amplifier 28 not required.

Wenn kein Nadelpulsgenerator verwendet wird, dann besitzt der Verstärker 28 bevorzugt ungefähr die folgenden Kenndaten:
Frequenzgang: 10 kHz bis 400 kHz
Eingangsimpedanz: 50 Ohm (ggf. 1 k Ohm umschaltbar)
Eingangssignalpegel: 1 mV bis 1000 mV
Ausgangsleistung: 200 W bis 600 W/0,5 Ohm (bei 200 kHz)
Ausgangsspannung (Spitze-Spitze): 20 V–300 V/0,5 Ohm (bei 200 kHz)
Ausgangsstrom: 10 A bis 4 A
Anschlußspannung: 12 V DC (Autobatterie), 230 V AC (50 Hz Netzstrom)
Ausgangsspannung regelbar: 12 V bis 300 V
Leistungsaufnahme bei 600 W Ausgangsleistung ca. 1000 WIf no needle pulse generator is used then the amplifier has 28 prefers about the following characteristics:
Frequency response: 10 kHz to 400 kHz
Input impedance: 50 ohms (optionally 1 k ohm switchable)
Input signal level: 1 mV to 1000 mV
Output power: 200 W to 600 W / 0.5 Ohm (at 200 kHz)
Output voltage (peak-to-peak): 20 V-300 V / 0.5 Ohm (at 200 kHz)
Output current: 10 A to 4 A
Connection voltage: 12 V DC (car battery), 230 V AC (50 Hz mains current)
Output voltage adjustable: 12 V to 300 V.
Power consumption at 600 W output power approx. 1000 W

Der Niederfrequenzlastkreis 14 besitzt eine Entnahmespule 30. Hierbei handelt es sich um eine Flach- oder Zylinderspule mit wenigen Windungen (2 bis 5), deren Basisfrequenz (Eigenresonanz) auf einer tieferen Subharmonischen der RF-Speicherspule liegt, im Bereich zwischen 500 Hz bis 2 kHz. Die Feinabstimmung erfolgt durch einen parallel zur induktiven Last geschalteten Kondensator. Für diesen ist eine Spannungsfestigkeit bis ca. 400 V erforderlich.The low frequency load circuit 14 has a removal spool 30 , This is a flat or cylindrical coil with few turns (2 to 5) whose base frequency (self-resonance) is located on a deeper subharmonic of the RF storage coil, in the range between 500 Hz to 2 kHz. The fine tuning is done by a capacitor connected in parallel to the inductive load. For this a dielectric strength up to 400 V is required.

Aufgebaut ist die Energieentnahmespule aus einem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 6 bis 10 mm oder einem Kupferweichrohr mit einem Durchmesser von 8/6 mm bis 10/8 mm. Der Spulendurchmesser der Niederfrequenzenergieentnahmespule ist größer als der Spulendurchmesser der Radiofrequenzspeicherspule. Als Montageträger ist hier Plexiglas (Polyacryl) oder eine Kunststoffplatte vorgesehen.Built up is the energy extraction coil made of a copper wire with a diameter from 6 to 10 mm or a copper tube with a diameter from 8/6 mm to 10/8 mm. The coil diameter of the low frequency energy take-off coil is bigger than the coil diameter of the radio frequency storage coil. As a mounting carrier is here Plexiglas (polyacrylic) or a plastic plate provided.

Die Entnahmespule ist mit einem aktiven Element 32 gekoppelt, mit dem ein Verbraucher 34 verbunden ist. Obwohl das aktive Element verschieden ausgelegt werden kann, beispielsweise auch durch Halbleiterelemente, wird nachfolgend der Aufbau mit Hilfe der Röhrentechnik beschrieben.The removal coil is with an active element 32 coupled with which a consumer 34 connected is. Although the active element can be designed differently, for example also by semiconductor elements, the structure will be described below with the aid of the tube technique.

Ein solcher Aufbau ist insbesondere vorteilhaft im Hinblick auf die hohen Energiedichten: P/A < 5 kW/cm², VA < 500 Ampere/cm², wobei A die Querschnittsfläche für die Plasmaentladung ist.Such a construction is particularly advantageous in view of the high energy densities: P / A <5 kW / cm ² , VA <500 amps / cm ² , where A is the cross-sectional area for the plasma discharge.

Ein Beispiel für das aktive Schaltelement wird näher mit Bezug auf 3 erläutert. 3 zeigt ein Glasrohr 34, das einen Durchmesser von ungefähr 25 bis 100 mm, bei einer Länge von 100 bis 500 mm, besitzt. Die Dicke der Glaswand beträgt hierbei bevorzugt ungefähr 5 mm. Gehalten wird das Glasrohr 34 zwischen zwei Gummiauflagen 36 jeweils am Rohrende. Die Gummiauflagen 36 sind wiederum auf Plexiglasplatten 38 der Abmessung von ungefähr 200 × 200 mm mit einer Dicke von 10 mm angeordnet oder auf Aluminiumabschlußkappen (Vakuumtechnik) mit eingeschliffener Kontaktfläche. Die Platte 38 ist mit Bohrungen für die entsprechenden Anschlüsse versehen. Der Innenraum des Glasrohrs 34 wird über eine Pumpe 40 mit einem Gasgemisch beispielsweise aus Helium und Argon gefüllt.An example of the active switching element will be described in more detail with reference to FIG 3 explained. 3 shows a glass tube 34 , which has a diameter of about 25 to 100 mm, with a length of 100 to 500 mm. The thickness of the glass wall is preferably about 5 mm. The glass tube is held 34 between two rubber pads 36 each at the end of the pipe. The rubber pads 36 are again on plexiglass plates 38 the dimension of about 200 × 200 mm with a thickness of 10 mm or on aluminum end caps (vacuum technology) with ground contact surface. The plate 38 is provided with holes for the corresponding connections. The interior of the glass tube 34 is via a pump 40 filled with a gas mixture such as helium and argon.

Angeordnet in dem Glasrohr ist eine Trägerplatte 44, die die Elektroden 46 trägt. Zwischen den Elektroden 46 ist ein Steuergitter 48 angeordnet. Die Anschlüsse für das Steuergitter 48 sind nicht dargestellt. Zur besseren Abstimmung des aktiven Elements 32 ist eine Elektrode in ihrer Position über einen ansteuerbaren Schrittmotor 50 verstellbar. Hierdurch können neben der Gitteransteuerung die Schalteigenschaften des aktiven Elements an die Erfordernisse angepaßt werden. Die Ansteuerung des aktiven Schaltelements 32 erfolgt über das Steuergerät 16. Nicht dargestellt in 3 ist eine Notabschaltung, beispielsweise durch eine Zwangsbelüftung oder eine schnelle, mechanische Elektrodentrennung.Arranged in the glass tube is a carrier plate 44 that the electrodes 46 wearing. Between the electrodes 46 is a control grid 48 arranged. The connections for the control grid 48 are not shown. For better coordination of the active element 32 is an electrode in position via a controllable stepper motor 50 adjustable. In this way, in addition to the grid control, the switching properties of the active element can be adapted to the requirements. The activation of the active switching element 32 via the control unit 16 , Not shown in 3 is an emergency shutdown, for example by a forced ventilation or a fast, mechanical electrode separation.

Wieder mit Bezug auf 1: In dem Steuergerät 16 laufen die Meßsignale der Meßeinrichtungen 52, 54 und 56 zusammen.Again with respect to 1 : In the controller 16 run the measuring signals of the measuring devices 52 . 54 and 56 together.

2 faßt den elektrischen Aufbau des Strahlungsenergiekonverters und des Steuergeräts noch einmal zusammen: Zwischen Antenne 18 und Koppelspule 22 werden Strom und Spannung und die magnetische Flußdichte mit den Meßsensoren 58, 60 und 62 abgegriffen. Ferner werden Sferics in der Atmosphäre über Meßeinrichtungen 64 gemessen oder von externen Meßeinrichtungen (nicht dargestellt) empfangen. Ebenso werden Wetterdaten 66 gemessen oder weitergeleitet. Die Koppelspule 20 ist mit einer Speicherspuleneinrichtung 22 verbunden, die aus einer ersten Spule 68 und einer zweiten Spule 70 besteht, die über einen Kondensator 72 miteinander gekoppelt sind. Die erste Spule 68 wird durch den Verstärker 28 und den Mehrfrequenzgenerator sowie den Mischer 26 angeregt. 2 summarizes the electrical structure of the radiant energy converter and the control unit once again: Between antenna 18 and coupling coil 22 become current and voltage and the magnetic flux density with the measuring sensors 58 . 60 and 62 tapped. Further, sferics in the atmosphere are via measuring equipment 64 measured or received from external measuring devices (not shown). Likewise, weather data 66 measured or forwarded. The coupling coil 20 is with a storage coil device 22 connected, consisting of a first coil 68 and a second coil 70 there is a capacitor 72 coupled together. The first coil 68 is through the amplifier 28 and the multi-frequency generator as well as the mixer 26 stimulated.

Die Entnahmespule 30 ist mit dem aktiven Element 32 verbunden, das hier als Röhrenelement dargestellt ist. In der Röhre sind die Löschspuleneinrichtungen 74 schematisch dargestellt. Das aktive Schaltelement 32 und die Spule 30 sind mit einem Verbraucher 76 verbunden. Zur Steuerung des Energiekonverters wird die über den Verbraucher 76 abfallende Spannung 78 und der Stromfluß 80 gemessen.The removal coil 30 is with the active element 32 connected, which is shown here as a tubular element. In the tube are the quench coil devices 74 shown schematically. The active switching element 32 and the coil 30 are with a consumer 76 connected. To control the energy converter is the over the consumer 76 falling voltage 78 and the current flow 80 measured.

Claims (23)

Strahlungsenergiekonverter zur Umwandlung atmosphärischer Strahlung in elektrischen Strom, der folgendes aufweist: – ein Hochfrequenzempfangskreis (10) mit einer Antenneneinrichtung (18) und einer mit dieser verbundenen Koppeleinrichtung (20), – einen Radiofrequenzspeicherkreis (12) mit einer Speicherspulenanordnung (22) und einem mit dieser verbundenen Anregungsschaltkreis (24, 26, 28), – einen Niederfrequenzlastkreis (14) mit einer Entnahmespule (30), einem mit der Entnahmespule (30) verbundenen aktiven Schaltelement (32) und einem Verbraucher (34), und – einer Steuereinrichtung (16), die mit dem Empfangskreis (10), dem Speicherkreis (12) verbunden ist, um auftretende Ströme und Spannungen zu messen und das aktive Element (32) sowie den Anregungsschaltkreis (24, 26, 28) anzusteuern, – wobei eine Kopplung des Empfangskreises (10) mit dem Speicherkreis (12) über die Koppelspule (20) und die Speicherspulenanordnung (22) erfolgt – und eine Kopplung zwischen dem Speicherkreis (12) und dem Lastkreis (14) über die Speicherspulenanordnung (22) und die Entnahmespule (30) erfolgt.Radiant energy converter for converting atmospheric radiation into electricity, comprising: - a radio-frequency receiving circuit ( 10 ) with an antenna device ( 18 ) and an associated with this coupling device ( 20 ), - a radio frequency memory circuit ( 12 ) with a storage coil arrangement ( 22 ) and an associated with this excitation circuit ( 24 . 26 . 28 ), - a low frequency load circuit ( 14 ) with a removal coil ( 30 ), one with the removal coil ( 30 ) connected active switching element ( 32 ) and a consumer ( 34 ), and - a control device ( 16 ) with the receiving circle ( 10 ), the storage circuit ( 12 ) is connected to measure occurring currents and voltages and the active element ( 32 ) as well as the excitation circuit ( 24 . 26 . 28 ), - wherein a coupling of the receiving circuit ( 10 ) with the storage circuit ( 12 ) via the coupling coil ( 20 ) and the storage coil arrangement ( 22 ) - and a coupling between the memory circuit ( 12 ) and the load circuit ( 14 ) via the storage coil arrangement ( 22 ) and the removal coil ( 30 ) he follows. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (20) als eine Koppelspule ausgebildet ist.Converter according to Claim 1, characterized in that the coupling device ( 20 ) is formed as a coupling coil. Konverter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Empfangskreis und Speicherkreis induktiv erfolgt.Converter according to Claim 2, characterized that the Coupling between receiving circuit and memory circuit is made inductively. Konverter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine galvanische Kopplung vorgesehen ist.Converter according to Claim 3, characterized that in addition one galvanic coupling is provided. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen Speicherkreis und Lastkreis induktiv erfolgt.Converter according to one of Claims 1 to 4, characterized that the Coupling between the memory circuit and the load circuit is made inductively. Konverter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine galvanische Kopplung vorgesehen ist.Converter according to Claim 5, characterized that in addition one galvanic coupling is provided. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule (20) die Form eines Hyperboloiden aufweist.Converter according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the coupling coil ( 20 ) has the form of a hyperboloid. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule (22) über einen Masseschlußkondensator auf ein geeignetes Massepotential gelegt ist.Converter according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the coupling coil ( 22 ) is connected via a ground-fault capacitor to a suitable ground potential. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskreis (10) Meßeinrichtungen (52) zur Messung von Spannung und Strom zwischen Antenneneinrichtung (18) und Koppelspule (20) besitzt, die mit dem Steuergerät (16) verbunden sind.Converter according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the receiving circuit ( 10 ) Measuring devices ( 52 ) for measuring voltage and current between antenna device ( 18 ) and coupling coil ( 20 ) connected to the control unit ( 16 ) are connected. Konverter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskreis eine Meßeinrichtung (62) für die magnetische Flußdichte der Koppelspule (20) aufweist, die die gemessene magnetische Flußdichte an das Steuergerät (16) weiterleitet.Converter according to Claim 9, characterized in that the receiving circuit has a measuring device ( 62 ) for the magnetic flux density of the coupling coil ( 20 ) having the measured magnetic flux density to the control unit ( 16 ). Konverter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskreis (10) zusätzlich mit dem Steuergerät (16) verbundene Meßeinrichtungen (64, 66) aufweist, um Wetterdaten und elektromagnetische Impulse aus der Atmosphäre zu messen.Converter according to Claim 10, characterized in that the receiving circuit ( 10 ) in addition to the control unit ( 16 ) connected measuring devices ( 64 . 66 ) to measure weather data and electromagnetic pulses from the atmosphere. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelspule (20) durch die Entnahmespulenanordnung (22) angeregt wird.Converter according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the coupling coil ( 20 ) through the takeout coil assembly ( 22 ) is stimulated. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenneneinrichtung (10) eine schmalbandige Resonanz besitzt.Converter according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the antenna device ( 10 ) has a narrowband resonance. Konverter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne eine Resonanz oberhalb der Kurzwellenbänder besitzt.Converter according to Claim 13, characterized that the Antenna has a resonance above the shortwave bands. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherspulenanordnung (22) zwei gekoppelte Spulen (68, 70) aufweist, von denen eine erste Spule (68) mit der Koppelspule (20) des Empfangsschaltkreises (10) gekoppelt ist und eine zweite Spule (70) mit der ersten Spule (68) gekoppelt ist.Converter according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the storage coil arrangement ( 22 ) two coupled coils ( 68 . 70 ), of which a first coil ( 68 ) with the coupling coil ( 20 ) of the receiving circuit ( 10 ) and a second coil ( 70 ) with the first coil ( 68 ) is coupled. Konverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß erste Spule und zweite Spule (68, 70) kapazitiv gekoppelt sind.Converter according to Claim 15, characterized in that the first coil and the second coil ( 68 . 70 ) are capacitively coupled. Konverter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule und zweite Spule durch ein Röhrenelement gekoppelt sind.Converter according to Claim 15, characterized that the first coil and second coil are coupled by a tube member. Konverter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule (68) mit dem Anregungsschaltkreis (24, 26, 28) verbunden ist.Converter according to Claim 15 or 16, characterized in that the first coil ( 68 ) with the excitation circuit ( 24 . 26 . 28 ) connected is. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Anregungsschaltkreis einen Mehrfrequenzgenerator (24) aufweist, der von dem Steuergerät (16) angesteuert wird.Converter according to one of Claims 1 to 18, characterized in that the excitation circuit is a multi-frequency generator ( 24 ) provided by the controller ( 16 ) is driven. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherkreis (12) Meßeinrichtungen (54) für Strom, Spannung und magnetische Flußdichte an der ersten und/oder zweiten Spule (68, 70) aufweist.Converter according to one of Claims 1 to 19, characterized in that the storage circuit ( 12 ) Measuring devices ( 54 ) for current, voltage and magnetic flux density at the first and / or second coil ( 68 . 70 ) having. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Schaltelemente (32) als elektrisch steuerbare Röhre ausgebildet ist.Converter according to one of Claims 1 to 20, characterized in that the active switching elements ( 32 ) is designed as an electrically controllable tube. Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (16) den Mehrfrequenzgenerator (24) derart ansteuert, daß dieser die Speicherspulenanordnung (22) mit einem Signal anregt, die den Empfangskreis (10) anregt für einen Energiefluß von der Antenneneinrichtung (18) über die Koppelspule und die Speicherspulenanordnung (22) in den Lastkreis (14).Converter according to one of Claims 1 to 21, characterized in that the control unit ( 16 ) the multi-frequency generator ( 24 ) in such a way that it controls the storage coil arrangement ( 22 ) is excited with a signal that the receiving circuit ( 10 ) for an energy flow from the antenna device ( 18 ) via the coupling coil and the storage coil arrangement ( 22 ) in the load circuit ( 14 ). Konverter nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (16) das aktive Element (32) derart schaltet, daß der Verbraucher (34) über die Entnahmespule (30) nicht den Energiefluß von der Koppelspule zur Speicherspulenanordnung stört.Converter according to one of Claims 1 to 22, characterized in that the control unit ( 16 ) the active element ( 32 ) switches so that the consumer ( 34 ) via the removal coil ( 30 ) does not interfere with the energy flow from the coupling coil to the storage coil assembly.