DE112011103481T5

DE112011103481T5 - Leistungsverstärker

Info

Publication number: DE112011103481T5
Application number: DE112011103481T
Authority: DE
Inventors: Tyshtykbay Bejsembaevich Zhakibekov; Daniyar Tyshtykbaevich Zhakibekov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-15
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-07-25
Also published as: WO2012050408A2; WO2012050408A3

Abstract

Ein Leistungsverstärker ist zur Verstärkung verbrauchter elektrischer Leistung durch Aufwenden dieser Leistung zum Heben einer Last und ihres Fallens vorgesehen, ferner zur Umwandlung mechanischer Energie der fallenden Last in elektrische.

Description

Die Erfindung betrifft die Erzeugung elektrischer Energie, und insbesondere einen Leistungsverstärker eines Erzeugungssystems.
Ein Verfahren zur Umwandlung von Energie eines fahrenden Transportmittels in elektrische bzw. Strom ist aus «Energieumwandler» /1/ bekannt. Das Verfahren umfasst eine geneigte Plattform, einen Auswerfer, eine Pleuelstange, einen gezahnten Abschnitt, einen Drehmomentwandler, einen Ratschenmechanismus, ein Schwungrad und einen Generator. Der Transporter fährt auf die Plattform auf, unter seinem Gewicht wird die Stange versenkt und seine Kraft bringt den Generator über den angegebenen Mechanismus zum Drehen. Es gibt einen Mechanismus für die Rückführung der Stange in die Ausgangsposition.
Der hauptsächliche Nachteil des Verfahrens ist der nichtkonstante, zufällige Charakter der Bewegung des Transporters, dass die Masse und Geschwindigkeit des Fahrzeugs immer anders sind, dass die gleichzeitige Auffahrt zweier und mehr Automobile möglich ist (Länge der Plattform 40 m), was eine nichtkonstante Belastung des Generators bewirkt.
Die grundlegende Idee des vorgeschlagenen Verfahrens ist die Verwendung des Transporters als Arbeitsorgan, bzw. eines Antriebssystems. Hierbei ist das System selbst ein Mittel zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische bzw. Strom. So arbeiten auch thermische Anlagen (mittels Dampf erhalten durch die Verbrennungsenergie von Brennstoffen wie Kohle, Gas, Öl, Torf, Holz ...), Wasserkraftwerke (Energie fallenden Wassers, wegen der Physik dem betrachteten Verfahren am ähnlichsten), Windkraftanlagen, wo gleichfalls Drehmomentwandler, Schwungräder und Überholkupplungen verwendet werden. Es gibt Erzeugungsgeräte für den Haushalt, zum Beispiel die Leuchte «Schutschok», Telefonhebelstromgeneratoren usw.
Beim vorgeschlagenen Verfahren wird eine wichtige Eigenschaft des Energieumwandlungsmechanismus nicht wiedergegeben, nämlich die Tatsache, dass das verwendete Schema ein Verstärker der benötigten Leistung ist.
Wir betrachten diese Frage im Detail am Beispiel eines wohlbekannten Mechanismus, nämlich eines modernen Fahrrades. Im Wesentlichen besteht das Wirkungsprinzip in der «Energiewandlung», die in dem Mechanismus angewendet wird. Das Gesamtsystem «Mensch-Fahrrad» ist während des Fahrens ein Leistungsverstärkersystem.
Wir nehmen an, dass der Fahrradfahrer eine Masse von 70 kg hat und dass die Hebellänge der Pedale (Pleuelstangen) 16 cm beträgt. Die maximale Leistung des Fahrrads wird erreicht, wenn der Fahrradfahrer sein eigenes Gewicht nach vorn auf das arbeitende Pedal verlegt (während des Beschleunigens oder des Fahrens auf einem steilen Anstieg steht der Fahrradfahrer auf das Pedal). Das maximale Drehmoment entspricht der horizontalen Position des Pedalhebels. Bei einer vertikalen Positionierung des Hebels ist das Drehmoment gleich null.
Wir nehmen einen aktiven Arbeitsabschnitt des Pedalhebels von ± 30° von der Horizontalen an. (1).
Dieser Abschnitt erlaubt es, das maximale Drehmoment auszubilden /2/: M_DR = mgr (1) wobei:

M_DR: – Drehmoment; N·m
m: – Masse der Last; kg
g: – Beschleunigung des freien Falls; m/s²
r: – Hebelarm; m

r = OAcosα (2)

Wir berechnen die vom Fahrradfahrer aufgebrachte Leistung beim Übergang des Pedales vom Punkt A zum Punkt B.
Die Leistung ist gleich der Energiemenge pro Zeiteinheit: N = E / t (3) wobei:

N: – Leistung; W
E: – Energie; J
t: – Zeit; s

h: – Fallhöhe; m

Die Gesamtenergie ist gleich der Summe der potentiellen und der kinetischen Energie der Masse des Fahrradfahrers beim Übergang vom Punkt A zum Punkt B im Schwerefeld der Erde.
wobei:

E_P: – potentielle Energie; J
E_K: – kinetische Energie; J
v: – Geschwindigkeit des Körpers; m/s

Die Geschwindigkeit des Übergangs in den Punkt B ist: v = gt (6) v = 9,81·0,18 = 1,77 (m/s)
Die Gesamtenergie ist gleich:
E = 70·9,81·0,16 + 70·1,77²/2 = 219,74 (J)
Die Leistung ist gleich:
N = 219,74/0,18 = 1220 (W)
Diese Leistung des Fahrradfahrers ist aufgrund des Einflusses der Schwerkraft erforderlich (Muskelkraft der Beine, Körperreaktionen und andere Faktoren, die in der Berechnung nicht berücksichtigt werden).
In der Technik ist die Leistung eines Rotors gemäß der Formel definiert:
wobei:

M_DR: – Drehmoment; N·m
n: – Umdrehungszahl pro Minute; U/min:

Die Anzahl der Umdrehungen des Pedalhebels ist: n = v / πd (8) wobei:

π: – Kreiszahl;
d: – Kreisdurchmesser der Antriebswelle; m

Die Leistung gemäß Formel (7) ist:
N = 70·9,81·0,16·105,8/9549 = 1,217 (kW)
Berechnungen der Leistung des Fahrrades nach zwei verschiedenen Verfahren liefern dasselbe Ergebnis von 1,22 kW.
Es ist bekannt, dass die Leistung des Menschen 1/10 Pferdestärke oder ungefähr 0,0735 kW ist. Daher ist der Mechanismus des Fahrrades zusammen mit den Beiträgen des Fahrradfahrers ein Leistungsverstärkermechanismus, der um das 16,6-fache (1,22/0,0735 = 16,6) verstärkt.
Um den Fahrradfahrer bei bekannten Leistungsparametern, Gewicht und Huhöhe (3) auf das nächste Pedal anzuheben, ist folgende Zeit notwendig: t = mgh / N (9) t = 70·9,81·0,16/73,5 = 1,49 s
In der Praxis wird in ungefähr dieser Zeit ein Radelzyklus realisiert. Aus der Formel (3) ist ersichtlich, dass je länger die Zeit des Anhebens ist, desto kleiner ist die erforderliche Leistung.
Streng genommen überträgt der Mechanismus des Fahrrads selbst, ohne den Menschen, nur Leistung, und eine Leistungsverstärkung erfolgt aufgrund unterschiedlicher Zeiten des Anziehens des Menschen im Schwerefeld der Erde (künstlicher Fall) und längerer Zeiten seines Hubes auf die gleiche Höhe (Rückkehr in die Ausgangsposition). Für den betrachteten Fall entspricht diese Zeit 0,18 und 1,4 s. Der Unterschied ist das 8,27-fache. Die Kombination zweier Faktoren, der Wirkung des Menschen und des Mechanismus des Fahrrads, erlauben es, die Leistung dieses Gesamtsystems zu verstärken.
Die Eigenschaft des Mechanismus des «Freilaufens» des Fahrrads ist die Drehung des arbeitenden Rads unter der Wirkung von Trägheitskräften für eine ausreichend lange Zeit. Für diese Zeit sollte sich der Fahrradfahrer notwendigerweise in die obere Position bewegen. Die Zeit des «Leerlaufs» beträgt für das Fahrrad im Durchschnitt bis 140 Sekunden.
Das wirksamste Mittel zum Anheben der Last ist die Verwendung von Rollen und geneigten Plattformen oder Rampen bzw. Überführungen (2). Dieses Prinzip ist in dem in Betracht gezogenen «Energieumwandler» /1/ realisiert. Nach diesem Schema wurden in alter Zeit die Pyramiden erbaut (schwere Steinblöcke auf Rollen angehoben mittels geneigter Überführungen) /3/, Lasten auf dem Körper mobiler runder Behälter (Trommel) hergestellt usw. Ein solches Schema erlaubt es, Lasten im Vergleich zum vertikalen Anstieg der gleichen Last bei minimalen Leistungsaufwendungen auf eine vorgegebene Höhe zu bringen.
Wir führen die Berechnung (nach den Formeln 4–8) der notwendigen und produzierten Systemleistung für den Fall des «Energieumwandlers» /1/ aus.
Wir nehmen an, die Masse des Transportmittels sei 1000 kg. Sofern die Höhe des Hubes 50 cm ist, nehmen wir gemäß der 1 die Hebellänge (Pleuelstange) ebenfalls als 50 cm an. Die Leistung, die von der fallenden Last erzeugt wird, ist gemäß den Formeln (3–6):
Zeit des Übergangs:
Das Geschwindigkeit des Übergangs des Transporters ist:
v = 9,81·0,32 = 3,13 (m/s)
Die Gesamtenergie ist gleich:
E = 1000·9,81·0,5 + 1000·3,13²/2 = 9810 (J)
Die Leistung ist gleich:
N = 9810/0,32 = 30656,25 (W)
Berechnung der Leistung nach Formel (7):
Die Umdrehungszahl des Pedalhebels ist:
n = 3,13/3,14·2·0,5 = 0,9968152 (U/s) oder
n = 0,9968·60 = 59,808 (U/min)
Die Leistung ist:
N = 1000·9,81·0,5·59,8/9549 = 30,71 (kW)
Die Berechnung der Leistung nach zwei unabhängigen Verfahren liefert das Ergebnis 30,7 kW. Gemäß den Autoren von «Energieumwandler» liefert eine solche Vorrichtung Energie für 108 Wohnungen /4/. Der durchschnittliche Energieverbrauch für 1 Menschen ist 0,1 kW·h, deshalb werden mit dieser Energie 307 Menschen versorgt, die entsprechend in 108 Wohnungen leben.
Die Geschwindigkeit des Auffahrens des Automobils auf die Rampe muss begrenzt sein. Optimal sind 20 km/h. Für die Bewegung eines Transporters der Masse 1000 kg auf eine Höhe von 1,43° (0,5:20 = 0,025 sin 0,025 = 1,43°) mit der Geschwindigkeit 20 km/h ist eine nominale Leistung des Motors von 2,61 kW notwendig und ausreichend. Die Berechnung wurde nach der Methodik von D. Spicina /5/ ausgeführt. (die berechnete Spitzenleistung für Beschleunigungszeiten bis 20 s ist 4,58 kW).
Die Berechnung zeigt, dass das Transportmittel 2,61 kW für die Bewegung durch das System Rampe – Auswerfer – Hebel – Drehmomentwandler – Schwungrad – Generator benötigt, und die Erzeugung einer Leistung von 30,7 kW erlaubt, d. h. um das 11,8-fache der nominalen und um das 6,7-fache der Spitzenlast größer ist.
Wenn analog die gleiche Berechnung für den Mechanismus des Fahrrads unter der Annahme durchgeführt wird, dass die Arbeitslast mit der Masse 70 kg mit der Geschwindigkeit 10 km/h auf die Rampe auffährt, wird in diesem Fall eine nominale Leistung von 0,0978 kW benötigt und eine Spitze von 0,1733 kW (Beschleunigung bis 20 s). Der Mechanismus des Fahrrads liefert bei solchen gegebenen Parameter eine Leistung von 1,22 kW. Die Leistung wird um das 7,04 bis 12,4-fache vergrößert.
Somit sind die Bedingungen der Konstruktion des Systems zum Heben von Lasten auf eine erforderliche Höhe (im gegebenen Fall der Rampe) und in Kombination mit dem Mechanismus des Fahrrads so gesetzt, dass die zum Anheben der Last notwendige und ausreichende Leistung bedeutend kleiner sein kann, als Leistung die von dieser Last beim Fallen unter dem Einfluss der Schwerkraft geliefert wird (bei den angeführten Beispielen ist der Unterschied ungefähr das 7-fache). Daher wird die von dem System generierte Energie auch um das 7-fache größer sein als die zum Anheben verbrauchte Energie.
Diese Sachlage ist die wichtigste Neuerung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Leistungsverstärkung von Energieerzeugungsvorrichtungen.
Basierend auf dieser Position, wird im Hinblick auf eine konstant gleiche Wirkung der Vorrichtung vorgeschlagen:

– mehrere solcher Vorrichtungen (mehr als 2^x) entlang eines Kreises aneinandergereihter Rampen anzuordnen, und zwar äquidistant, damit durch aufeinanderfolgendes Anfahren ein Kreis gebildet wird (3).
– entlang des Umfangs ein eigenes inneres Transportmittel vorzusehen, das sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
– die Rampe im Moment des vollen Hubs des Gegengewichts verriegelnd und automatisch entriegelnd auszuführen.
– mit dem lenkenden Arbeitsorgan das Gegengewicht vorzusehen, das im Augenblick des Öffnens des Schlosses bzw. Verriegelung der Rampe ausgelöst wird.

Diese Innovationen sind unterscheidend und haben wesentliche Merkmale, die eine Ursache-Wirkungs-Beziehung aufweisen und auf diese erstreckt sich das beanspruchte Rechtsschutzobjekt.
Vorrichtung – der Abschnitt des Leistungsverstärkers umfasst (2) eine Rampe 1, die schwenkbar bzw. mittels eines Scharniers an einem Träger 2 befestigt ist, eine Gegengewichtslast 3 – ein mit der Rampe 1 verbundenes Kabel 5, das über eine Rolle 4 geführt bzw. geschlungen ist, ein Hebel (Pleuelstange) 6 – schwenkbar bzw. mittels eines Scharniers mit der Gegengewichtslast 3 verbunden und über einen Ratschenmechanismus 7 mit einer Antriebswelle eines Drehmomentwandlers 8. Die Antriebswelle des Drehmomentwandlers 8 ist mit einer Überholkupplung 9, einem Schwungrad 10 und einer Welle eines Elektrogenerators 11 verbunden.
Die Rampe ist mit einem fixierenden Schloss bzw. Verriegelung 12 und einem Öffnungsmechanismus 13 sowie stromführenden Leitern bzw. Kabeln bzw. Laufkatzen bzw. Wagen 14 ausgestattet.
Die Arbeitslast – ein Karren auf einem Chassis bzw. Untergestell 15 hat einen selbständigen Antrieb – haben ein Elektromotor und eine automatische Lenksteuerung. Der Elektromotor arbeitet über einen Akkumulator im Zeitraum des Setzens der vollen Leistung der Vorrichtung. Im «stationären Zeitraum» versorgt sich der Elektromotor von der Energie, die von der Vorrichtung selbst produziert wird (über die Laufkatze), und der Akkumulator wird in den Lademodus überführt.
Das Gewicht des Gegengewichts 3 ist das Gewicht der Arbeitslast (Gesamtgewicht des Karrens 15) und das halbe Gewicht der Rampe 1 mit dem Hebel, so dass wenn der Schwerpunkt des Karrens 15 den Befestigungspunkt des Kabels 5 an der Rampe 1 überschreitet, das Gleichgewicht verloren geht und das Gewicht des Karrens 15 mit dem halben Gewicht der Rampe 1 größer wird als das Gewicht des Gegengewichts 3. Um die volle Neigung der Rampe 1 (und den vollen Hub des Gegengewichts 3) vor dem Einsetzen der fixierenden Verriegelung 12 zu gewährleisten, ist der Befestigungspunkt des Kabels 5 bei 0,5–0,8 der Länge der Rampe 1 selbst vorgesehen. Diese Ausführung erlaubt ein effektives Arbeiten des Systems, d. h. im Zeitraum des Setzens der Leistung ist es notwendig, die Trägheit der restlichen drehenden Masse zu überwinden und eine Synchronisierung der Geschwindigkeit der Bewegung des Karrens 15 mit der Geschwindigkeit des Neigens der Rampe 1 und des Einsetzens der fixierenden Verriegelung 12 zu erreichen.
Die Länge des Hebels (Pleuelstange) 6 sollte gleich der Länge des Hubs des Gegengewichts 3 eingestellt werden. Dementsprechend ist sie gleich der Höhe des Anhebens der Arbeitslast und dem Kreisradius der Bewegung. Der Arbeitsabschnitt ist hierbei ± 30° (1).
Ein Prinzipschema der Konstruktion einer Vorrichtung aus 8 Abschnitten ist in der 3 dargestellt.
Die Vorrichtung wirkt auf folgende Weise: Vom Akkumulator wird der Elektromotor des Karrens 15 eingeschaltet. Der Karren 15 steigt die Rampe 1 hinauf. Wenn der Schwerpunkt des Karrens 15 den Befestigungspunkt des Kabels 5 überschreitet, beginnt sich die Rampe 1 zu senken, das Gegengewicht 3 steigt. Bei Erreichen der horizontalen Position durch die Rampe 1 löst die fixierende Verriegelung 12 aus, gleichzeitig öffnet sich die Verriegelung des vorherigen Abschnitts. Das Gegengewicht 3 nimmt die obere Position ein. Wenn sich der Wagen 15 in den folgenden Abschnitt bewegt, löst der Öffnungsmechanismus der Verriegelung 13 des betrachteten Abschnitts aus. Das Gegengewicht 3 drückt unter der Wirkung der Schwerkraft auf den Hebel 6 (analog dem Fahrradpedal). Der Abschnitt der Verschiebung des Hebels ist ± 30° (1). Der Hebel 6 dreht die Antriebswelle des Drehmomentwandlers 8. Die Überhohlkupplung 9 dreht an, das Drehmoment wird an das Schwungrad 10 und den Rotor des Generators 11 übertragen. Nach Durchlaufen eines vollen Kreises durch den Karren 15 wiederholt sich der Zyklus. Das Gegengewicht 3 hebt bei der Aufwärtsbewegung ungehindert den Hebel, der mit dem Ratschenmechanisums 7 vorgesehen ist, wobei sich die Welle des Drehmomentwandlers in der Gegenrichtung drehen kann. Der Karren, der 7–10 Umdrehungen ausführt, wenn alle 8 Generatoren der Vorrichtung in den Betriebsmodus treten, überwindet die Trägheit der restlichen rotierenden Masse, schaltet die Einspeisung aus den Akkumulatoren auf die Einspeisung der eigenen Energie, die über die Laufkatze 14 übertragen wird. Zum Stoppen der Vorrichtung muss die Einspeisung durch die Laufkatze ausgeschaltet werden. Falls zwei Vorrichtungen paarweise arbeiten und eine im Betriebszustand ist, heißt das, dass die zweite vorteilhaft über die Laufkatze versorgt wird.
Bei einer konstant gegebenen Geschwindigkeit der Bewegung des arbeitenden Karrens 15 wird ein gleichmäßiger Arbeitsrhythmus für alle Abschnitte sichergestellt, sofern die Gewichte der Gegengewichte und alle Parameter gleich sind, wobei acht Elektrogeneratoren in Reihe geschaltet sind. Diese Bedingungen gewährleisten eine konstante Spannung und Leistung im elektrischen Netz.
Um eine größere Menge an Energie zu erzeugen ist es zweckmäßig, einen Komplex aus mindestens zwei Vorrichtungen zu haben, die ein gemeinsames Energiesystem bilden, oder analoger oder größerer Leistung. Falls im System ein Komplex von Vorrichtungen gleicher Leistung verwendet wird, bei konstanter Wirkung einer von ihnen, schalten sich zu Spitzenzeiten benachbarte ein, und bei verringertem Bedarf schalten sie sich aus. Wenn man Vorrichtungen kleiner (0,2 MW) und großer Leistung (10 MW) verwendet, dann wird die kleine zur primären Stromquelle für Arbeitslasten der größeren Vorrichtung. Für jede konkrete Situation kann ein erforderliches Schema verwendet werden. Ein solches System, einmal gestartet, arbeitet konstant. Zusätzliche Aufwendungen von Energieträgern wie Kohle, Gas, Öl, Wasser, Wind und Sonne werden nicht benötigt. Umweltfreundlich (keinerlei Emissionen), kann es in jeder Klimazone installiert und solcherart gewählt werden, dass sie der Region die notwendige und ausreichende Leistung liefert.
Somit werden die Hauptnachteile des Energieerzeugungsverfahrens gemäß «Energieumwandler» /1, 4/ beseitigt, nämlich der nichtkonstante Charakter der Belastung des Generators, jedoch ändert die neue technische Lösung qualitativ das Wesen des Objekts der Neuerung.
Das vorgeschlagene Prinzip hat signifikante Unterschiede, denn auf der Grundlage einer detaillierten Analyse und Berechnung des Einflusses verschiedener Konstruktionsfaktoren auf den Charakter der verbrauchten und produzierten Leistung wurde festgestellt, dass unter bestimmten Bedingungen, die für die volle Arbeit des Systems notwendig und ausreichend sind, die Menge der verbrauchten Leistung bedeutend geringer sein kann, als das System erzeugen kann. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird vorgeschlagen, als Arbeitsorgan das eigene (innere) Transportmittel zu nehmen. Das Vorhandensein eines unabhängigen, konstant wirkenden eigenen Arbeitsorgans erlaubt es, ein optimales Konstruktionsschema vorzusehen, nämlich energieerzeugende Abschnitte entlang eines Kreises anzuordnen und einen konstanten Wirkungszyklus einzurichten. Diese Faktoren führen zu einer gleichmäßigen, chronologisch eingestellten, monotonen Wirkung des Systems der Vorrichtungen, was es erlaubt, elektrische Energie mit konstanten Charakteristiken zu produzieren wie der Leistung, Spannung und Stromstärke, und zwar, was das wichtigste ist, mehr als verbraucht wird.
Beim Prototyp liegt die grundlegende Idee in der Umwandlung der Energie des fahrenden bzw. sich bewegenden Transporters in elektrische bzw. Strom. Beim vorgeschlagenen Verfahren wird elektrische Energie, die beim Heben des Transporters verbraucht wird (eigentlich zum Anheben der Arbeitslast auf die erforderliche Höhe), mehrfach vergrößert. Im Allgemeinen ist dies, so sollte noch angemerkt werden, die Physik eines anderen Prozesses: des für den Transport und das Heben der Last und allem verbrauchten Stromes, der unwiederbringlich verloren ist. Die angehobene Last senkt sich aus der Höhe, in die sie angehoben worden ist. Nun wandelt sich die mechanische Energie des fallenden Körpers im Generator wieder in elektrische bzw. Strom um. Die elektrische Energie am Eingang und Ausgang ist unterschiedlichen Ursprungs.
Falls das System elektrische Energie verbraucht und seine Aufgabe die Erzeugung von Energie größerer Menge ist, dann ist es nicht mehr ein Energiewandler, sondern ein Energieverstärker oder Leistungskorrektor, d. h. nach dem Energieerhaltungssatz ist es nicht möglich, Energie zu verstärken (es sollte angemerkt werden, dass dieser Satz für ein geschlossenes System gilt, während das vorgeschlagene System offen ist und Energie von außen verbraucht), sie kann aber durch verstärken der Leistung über das vorgeschlagene Prinzip vergrößert werden.
Folglich unterscheidet sich die vorgeschlagene Lösung zur Erzeugung elektrischer Energie grundlegend vom Prototyp. Die neue Lösung wandelt ebenfalls Energie des fallenden Körpers in elektrische bzw. Strom um. Das ist jedoch zweitrangig. In erster Linie nutzt die Vorrichtung selber elektrische Energie zum Bewegen und Heben seines eigenen Transportmittels. Ferner fällt das Gegengewicht (Arbeitslast) unter der Einwirkung der Schwerkraft, diese Energie akkumuliert sich im Schwungrad und wird im Generator erneut in elektrische Energie umgewandelt, und zwar in einer größeren Menge als der verbrauchten. Es stellt sich heraus, dass die hauptsächliche Aufgabe der Vorrichtung die Verstärkung der Leistung ist. Jedoch sind derartige Maschinen und Mechanismen in der Technik noch nicht bekannt. Daher gibt es für die vorgeschlagene Erfindung keinen Prototypen. Der untersuchte Prototyp nimmt allmählich Gestalt an. Deshalb gibt es in den Formeln der Erfindung keine Betonung unterscheidender Merkmale und das neue technische Objekt wird durch Auflistung der wichtigsten Merkmale charakterisiert.
Die Erfindung ist neu und gewerblich anwendbar, sie ist aus den Informationen über den Stand der Technik nicht bekannt und hat keine Analogien.
BEISPIEL

Prinzipielles Konstruktionsschema des energieerzeugenden Abschnittes und des Leistungsverstärkers, die in den 2 und 3 dargestellt sind.

Annahme:	– Gesamtgewicht des Karrens, kg	– 1000
	– Hubgeschwindigkeit des Karrens, km/h	– 20 (5,55 m/s)
	– Hubhöhe der Last (Hub des Gegengewichts), m	– 1
	– Länge der Rampe, m	– 14
	– Neigewinkel der Rampe	– 5,74°
	– Anzahl der Abschnitte	– 8 (I–VIII)
	– Umfangslänge, m	– 112

Nach der Berechnung /5/ muss für einen Karren mit den anerkannten Parametern die nominale Leistung des Elektromotors 7,0457 kW (angenommen 7 kW) sein.
Die von der fallenden Last freigesetzte Leistung ist gemäß (3–6):
Zeit des Übergangs:
Die Fallgeschwindigkeit ist:
v = 9,81·0,45 = 4,4294455 (m/s)
Die Gesamtenergie ist gleich
E = 1000·9,81·1 + 1000·4,43²/2 = 19620 (J)
Die Leistung ist gleich:
N = 19620/0,45 = 43452,9 (W)
Berechnung der Leistung nach Formel (7):
Die Anzahl der Umdrehungen des Hebels ist:
n = 4,43/3,14·2·1 = 0,704968 (U/s) oder
n = 0,704968·60 = 42,2988 (U/min)
Die Leistung ist:
N = 1000·9,81·1·42,3/9549 = 43,45 (kW)
Die Berechnung der Leistung mit zwei unabhängigen Methoden liefert das Ergebnis 43,45 kW.
Die Antriebswelle hat die Drehgeschwindigkeit = 42,3 U/min. Das Drehmoment ist 9810 N·m.
Wir nehmen einen Drehmomentwandler mit einem Übersetzungsverhältnis 40 an (Drehmomentwandler 1CZU -160 hat ein faktisches Übersetzungsverhältnis 41,34 und ein nominales Drehmoment an der Ausgangswelle 1 250 N·m). Die Antriebswelle hat die Drehgeschwindigkeit:
n = 42,3·41,34 = 1748 U/min
M_DM = 9810:41,34 = 237,3 N·m
Bei diesen Werten erhält der elektrische Energiegenerator die Leistung 45 kW (es sollten Generatoren mit nichtmagnetischen Kernen oder ungerader Anzahl an Magnetpolen und Wicklungen zur Verringerung des Widerstands und Erhöhung der Nachlaufzeit verwendet werden).
Als Schwungrad nehmen wir ein festgewalztes Rad eisenhaltiger Zusammensetzung mit der Masse 398 kg und einem äußeren Durchmesser von 957 mm an.
Für die angegebenen Parameter ist die Laufzeit des Karrens 15 für einen vollen Kreis:
t = 112:5,55 = 20,16 s
Diese Zeit stellt einen Zyklus der Vorrichtung dar. Es liegen 8 Generatoren vor. Alle 2,52 Abschnitte (20,16: 8 = 2,52) arbeitet einer der Generatoren im aktiven Modus, er prüft die Last, gewinnt an Schwung während der 0,45 s, während 2,07 (2,52–0,45) der Abschnitte im Modus «Leerlauf» arbeiten. (Beim Prototyp entspricht diese Zeit bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h 3,6 Abschnitten, die Zeit aktiver Lasten 0,32 Sekunden, und die Zeit wiederholter Wirkung des Transporters hat zufälligen Charakter.) Das ist einer aus 8 Generatoren. Die übrigen arbeiten in dieser Zeit im «Leerlauf», gemäß der Trägheit. Zur Zeit des «Leerlaufs» des Generators erniedrigt sich die Anzahl der Umdrehungen aufgrund der Wirkung des Rollreibungswiderstands und des Magnetfelds des Stators.
Die Arbeit der Vorrichtung entspricht dem, als ob auf einen Generator rhythmisch eine konstante Last mit der Periode 2,52 Sekunden wirken würde (wie im Beispiel des Fahrrades), und die übrigen 7 Generatoren mit gleichmäßig abnehmender (proportional zu den Reibungsverlusten), reduzierter, doch konstanter Leistung Energie im Gesamtsystem erarbeiten würden.
Nehmen wir an, dass sich die Drehzahlen auf bzw. um 50% reduzieren (dies ist eine große bzw. relevante Annahme d. h. die Zeit des «Leerlaufs» des Schwungrades plus der Masse des Rotors kann zehn Minuten sein), daher erniedrigt sich auch die Leistung auf bzw. um 50%.
Basierend auf dieser Annahme führen wir die Berechnung der von der Vorrichtung aus 8 Abschnitten produzierten Leistung unter Berücksichtigung eines Wirkungsgrades von 0,8 aus:
N = 43,45·8·0,8·0,75 = 208,56 (kW)
Wie nehmen die Leistung der Vorrichtung mit 200 kW an.
Folglich erzeugt bei der vorgeschlagenen Vorrichtung die Arbeit des Karrens bei 7 kW Leistung des Elektromotors Leistung von nicht weniger als 200 kW. Dies bedeutet, dass bei einem stündlichen Elektroenergie- oder Stromverbrauch von 7 kW·h die Vorrichtung nicht weniger als 200 kW·h Energie produziert.
In diesem Beispiel ist zur Vereinfachung der Berechnung eine Masse des Karrens von 1000 kg angenommen, eine Hubhöhe von 1 m, eine Länge der Rampe von 14 m usw. Man kann auch andere Werte annehmen, zum Beispiel eine Masse der Last von 5000, 25000 oder 100000 kg. Entsprechend wachsen auch die anderen Parameter proportional an, die Leistung wird (bei einem Hebel von 1 m) 1 MW, 5 MW und 20 MW. Weitere Anforderungen werden an den Generator gestellt, es wird eine verstärkte Konstruktion der Rampe erforderlich usw. Allerdings ändert dies nicht das Wirkungsprinzip der vorgeschlagenen Vorrichtung.
Informationsquellen, die berücksichtigt werden:

1. Patent Nr. 2160849, «Energieumwandler», RU, F03G3/00, 1999. (veröffentlicht am 12.20.2000, Bul. Nr. 19) – Prototyp.
2. Handbuch der elementaren Physik. Koschkin N. I., Schirkewitsch M. G., M., 1966, S. 248
3. Geschichte der Entdeckungen. Enzyklopädie., M., «Rosman», 1995
4. http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/3465 – Neue nichtpatentierte Ideen und Projekte. «Energiewandler», S. vom 13 August 2002
5. http://sdisle.com/search/node – «Kalkulator elektrischer Parameter»

Claims

Leistungsverstärker, der horizontal, aufeinanderfolgend und äquidistant entlang eines Kreises angeordnete energieerzeugende Abschnitte mit einer Anzahl von wenigstens zwei umfasst, die eine mittels eines Scharniers oder schwenkbar unter einem Winkel von 1–15° angeordnete Rampe aufweisen, einen automatischen Verriegelungsmechanismus, welcher die Rampe in einer horizontalen Position verriegelt und einen vorhergehenden Abschnitt in einer Position unter einem Winkel entriegelt, ein Gegengewicht, das kinematisch mittels eines Stahlkabels, das über eine Rolle geführt ist, mit der Rampe an einer Stelle verbunden ist, die 0,5–0,8 der Länge der Rampe bildet, einen Hebel, dessen Länge gleich der Höhe des Hubs der Rampe ist und der einen um 60° beweglichen Abschnitt hat, wobei ein Ende desselben schwenkbar mit dem Gegengewicht verbunden ist, einen Ratschenmechanismus, der mit dem Hebel verbunden ist, einen Drehmomentwandler, dessen Antriebswell koaxial mit dem Ratschenmechanismus verbunden ist, eine Überholkupplung, die an der Antriebswelle des Drehmomentwandlers angeordnet ist, ein Schwungrad, das koaxial zur Überholkupplung angeordnet ist, einen elektrischen Energiegenerator, der koaxial zum Schwungrad angeordnet ist, sowie ein inneres autonomes Transportmittel, dessen Masse gleich der Masse des Gegengewichtes ohne die Masse der schwenkbar angeordneten Rampe ist, das unabhängig auf der Rampe mit konstanter Geschwindigkeit fahren kann, um ein Absenken der Rampe und ein Anheben des Gegengewichts unter der Wirkung der Masse des Transportmittels bis zur horizontalen Position und ein Ansprechen der Verriegelungsvorrichtung zu gewährleisten.
Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtheit aus Leistungsverstärkern mit einer Anzahl von wenigstens zwei mit verschiedenen Ausgangsleistungen, die zum Erhöhen der Leistung miteinander verbunden sind, ein einziges energetisches System bilden.