RU2548229C2 - Combined method of energy accumulation - Google Patents
Combined method of energy accumulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548229C2 RU2548229C2 RU2013121869/11A RU2013121869A RU2548229C2 RU 2548229 C2 RU2548229 C2 RU 2548229C2 RU 2013121869/11 A RU2013121869/11 A RU 2013121869/11A RU 2013121869 A RU2013121869 A RU 2013121869A RU 2548229 C2 RU2548229 C2 RU 2548229C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flywheels
- speed
- drive
- grips
- chain
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области накопления механической энергии с помощью маховичных накопителей.The invention relates to the field of accumulation of mechanical energy using flywheel drives.
Уровень техникиState of the art
Известно накопление механической энергии с помощью вращения массивных маховиков (см. Накопители энергии; Учеб. пособие для вузов / Д.А. Бут и др.; Под ред. Д.А. Бута. - М.: Энергоатамиздат. 1991. - 400 с. ил.). В электромашинных накопителях энергии разгон маховиков осуществляют электродвигателями, которые во время разрядки накопителя переводят в генераторный режим.The accumulation of mechanical energy by rotation of massive flywheels is known (see Energy Storage; Textbook for Universities / D.A. Booth et al .; Edited by D.A. Bout. - M .: Energoatamizdat. 1991. - 400 p. . ill.). In electric machine energy storage devices, flywheel acceleration is carried out by electric motors, which are transferred to the generator mode during discharge of the drive.
Известен способ преобразования потенциальной энергии в кинетическую в опытах с маятником Максвелла, представляющим собой диск, жестко насаженный на горизонтальный вал, подвешенный на двух тонких нерастяжимых нитях, намотанных на вал, в котором потенциальная энергия диска переходит в кинетическую энергию его движения, складывающуюся из поступательного движения центра масс и вращения, (см. Бать М.И. и др. Теоретическая механика в примерах и задачах. / Под ред. Д.Р. Меркина. т.II. Динамика. - 7e изд., перераб. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985, с.270).There is a method of converting potential energy into kinetic in experiments with a Maxwell pendulum, which is a disk rigidly mounted on a horizontal shaft suspended on two thin inextensible threads wound on a shaft in which the potential energy of the disk passes into the kinetic energy of its movement, which is composed of translational motion . masses and center of rotation (see Bach et al MI theoretical mechanics in examples and tasks / ed DR Merkina t.II. Dynamics -..... 7 e ed -.. M. : Science. Main Edition of Physics and Mathematics mathematical literature, 1985, p.270).
Накопленная энергия вращения диска превращается в работу подъема диска и повторения затухающих колебаний маятника.The accumulated energy of the disk rotation is converted into the work of lifting the disk and repeating the damped oscillations of the pendulum.
Неотложным условием преобразования потенциальной энергии в приведенном маятнике является снижение по высоте диска, а после затухания колебаний диск необходимо поднять на исходную начальную высоту.An urgent condition for the conversion of potential energy in a given pendulum is a decrease in the height of the disk, and after damping the oscillations, the disk must be raised to its original initial height.
Из теоретической механики (см. Бать М.И. и др. Теоретическая механика в примерах и задачах: Учеб. пособие для втузов. В 3-х т. Т.II. Динамика. - 8-е изд., перераб. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1991, с.556) известен пример свободного перемещения в пространстве сплошного цилиндра с горизонтальной осью. На цилиндр намотана нить, свободный конец которой движется равноускоренно вверх. Из теоретических выкладок этого источника (с.558) следует, что при ускорении движения нити вверх, в два раза большем, чем ускорение свободного падения, цилиндр будет вращаться, сохраняя центр масс неподвижным.From theoretical mechanics (see Bat M.I. et al. Theoretical mechanics in examples and tasks: Textbook for technical colleges. In 3 volumes T.II. Dynamics. - 8th ed., Revised. - M .: Science, ed. By Phys.-Math. Lit., 1991, p. 566) an example of free movement in space of a continuous cylinder with a horizontal axis is known. A thread is wound on the cylinder, the free end of which moves uniformly accelerated upward. From the theoretical calculations of this source (p. 588) it follows that when the filament accelerates upward, two times greater than the gravitational acceleration, the cylinder will rotate, keeping the center of mass stationary.
Если предположить, что вся нить размоталась, отсоединилась от цилиндра, а цилиндр концами своей оси оперся на неподвижные скользящие гнезда подпятников, цилиндр будет продолжать вращаться, пока не израсходуется запасенная энергия, пропорциональная силе тяжести цилиндра, его моменту инерции и времени от начала движения нити вверх до ее отсоединения. Практически время разгона цилиндра ограничивается длиной нити.If we assume that the whole thread was unwound, disconnected from the cylinder, and the cylinder rested on the fixed sliding seats of the thrusters with the ends of its axis, the cylinder will continue to rotate until the stored energy is proportional to the gravity of the cylinder, its moment of inertia and the time from the beginning of the thread's upward movement before disconnecting it. In practice, the acceleration time of the cylinder is limited by the length of the thread.
Приведенный пример в последнем источнике из теоретической механики взят в качестве прототипа предлагаемого комбинированного способа накопления энергии.The above example in the last source from theoretical mechanics is taken as a prototype of the proposed combined method of energy storage.
Основным недостатком накопления энергии в приведенных примерах является конечная длина нити.The main disadvantage of energy storage in the examples is the finite length of the thread.
Предлагаемый комбинированный способ накопления энергии устраняет зависимость накопленной энергии от длины нити.The proposed combined method of energy storage eliminates the dependence of the stored energy on the length of the thread.
В предлагаемом комбинированном способе накопления энергии два одинаковых по массе маховика, валы которых расположены параллельно в горизонтальной плоскости, подвешенные на вертикальных ветвях цепных передач с помощью приводного и поддерживающего петлевых захватов, раскручивают равноускоренно до допустимой скорости во взвешенном состоянии совместно энергией поля тяготения и электроприводом с помощью четырех бесконечных цепных передач, которые восходящими ветвями в приводном захвате петлеобразно охватывают по две звездочки, жестко соединенных с валами каждого маховика, а нисходящие ветви поддерживают противоположные валы с помощью специальных поддерживающих петлевых захватов.In the proposed combined method of energy storage, two flywheels of equal mass, the shafts of which are parallel in the horizontal plane, suspended on the vertical branches of the chain gears using the drive and supporting loop grips, are untwisted to an acceptable speed in suspension together with the gravitational field energy and the electric drive using four endless chain transmissions, which ascending branches in the drive grip loop-like cover two stars connected to the shaft of each flywheel and descending branches of opposing support shafts by means of special grippers supporting loop.
Альтернативно, в предлагаемом комбинированном способе накопления энергии может использоваться любая гибкая передача, например зубчатая ременная передача.Alternatively, in the proposed combined energy storage method, any flexible transmission, for example a gear belt transmission, can be used.
После разгона маховиков до допустимой скорости электропривод с двигательного режима переключают автоматически в генераторный режим, энергию от которого накапливают в электрических накопителях, преобразуют в стандартный вид для использования потребителями. В генераторном режиме приводные захваты валов маховиков опирают на упоры. В двигательном режиме снятие с упоров автоматически производят кратковременным увеличением скорости движения цепи, после чего скорость снижается так, чтобы маховики находились во взвешенном состоянии, и потом создают равноускоренное движение цепей, при котором маховики раскручиваются во взвешенном состоянии до допустимой скорости вращения, при которой происходит переход электропривода в генераторный режим. Работа продолжается циклически. Приводные захваты включают в себя звездочки на валах маховиков и четыре направляющих ролика для создания огибания звездочки цепью. Поддерживающие захваты на противоположных ветвях цепей выполнены аналогично, только вместо звездочки используется ролик, свободно вращающийся на валу маховика. Каждые две пары восходящих ветвей цепной передачи, симметрично расположенные по отношению к маховику вдоль его оси, приводят в движение с помощью зубчатых передач от электропривода, нисходящие ветви проходят через поддерживающие захваты на противоположном валу с маховиком. Каждый вал с маховиком переплетен четырьмя ветвями цепных передач и в двигательном режиме взаимно уравновешивают друг друга.After the flywheels are accelerated to an acceptable speed, the electric drive from the motor mode is automatically switched to the generator mode, the energy from which is stored in electric drives, converted into a standard form for use by consumers. In the generator mode, the drive grips of the flywheel shafts are supported. In the motor mode, removal from the stops is automatically carried out by a short-term increase in the chain speed, after which the speed is reduced so that the flywheels are in suspension, and then they create uniformly accelerated chain movement, in which the flywheels are untwisted in a suspended state to an acceptable rotation speed at which the transition occurs electric drive to generator mode. Work continues cyclically. The drive grips include sprockets on the flywheel shafts and four guide rollers to create a chain around the sprocket. Supporting grips on opposite branches of the chains are made similarly, only instead of an asterisk a roller is used that rotates freely on the flywheel shaft. Every two pairs of ascending branches of the chain drive, symmetrically located with respect to the flywheel along its axis, are driven by gears from the electric drive, the descending branches pass through the supporting grips on the opposite shaft with the flywheel. Each shaft with a flywheel is intertwined with four branches of chain transmissions and in a motor mode mutually balance each other.
В исходном состоянии корпуса приводных захватов валов маховиков опираются на упоры. Включают электропривод, раскручивают маховики до начальной скорости около 10% от максимальной, на короткое время резко увеличивают скорость так, чтобы между упорами и приводными захватами валов образовался зазор около 0,1-0,5 мм, затем скорость снижают, добиваясь взвешенного состояния маховиков, и с этого момента скорость ускоренно увеличивают до максимальной скорости вращения, после чего электропривод переводят в генераторный режим, приводные захваты валов маховиков опускаются на упоры.In the initial state, the housing of the drive grips of the flywheel shafts rest on the stops. The electric drive is turned on, the flywheels are untwisted to an initial speed of about 10% of the maximum, the speed is sharply increased for a short time so that a gap of about 0.1-0.5 mm is formed between the stops and the drive grips of the shafts, then the speed is reduced, achieving a balanced state of the flywheels, and from this moment on, the speed is accelerated to a maximum rotation speed, after which the electric drive is put into generator mode, the drive grips of the flywheel shafts are lowered to the stops.
Разрядку маховичного накопителя продолжают до тех пор, пока скорость вращения не снизится до 10% от максимальной скорости, и работа продолжается циклически. Зазор между захватами валов маховиков и упорами контролируется датчиками положения, по сигналам которых микропроцессорное устройство управления регулирует скорость движения цепей согласно установленной программе.Discharge of the flywheel accumulator is continued until the rotation speed drops to 10% of the maximum speed, and operation continues cyclically. The gap between the grips of the flywheel shafts and the stops is controlled by position sensors, according to the signals of which the microprocessor control device regulates the speed of the chains in accordance with the established program.
Электропривод работает на уравновешенную нагрузку, которую создают за счет двух маховиков, которые образуют взаимные противовесы друг другу в двигательном режиме электропривода.The electric drive works at a balanced load, which is created due to two flywheels, which form mutual counterweights to each other in the motor mode of the electric drive.
Схема способа показана на фиг.1, а на фиг.2а и 2б представлены схемы приводного и поддерживающего петлевых захватов.A diagram of the method is shown in FIG. 1, and FIGS. 2a and 2b are schematic diagrams of the drive and supporting loop grips.
Пример осуществления изобретения.An example embodiment of the invention.
В жестком корпусе 1 (фиг.1) закрепляют четыре цепных передачи 2, два привода зубчатых передач 3, два одинаковых по массе маховика 4,5 с двумя приводными петлевыми захватами 6 и двумя поддерживающими петлевыми захватами 7 на каждом валу 8.In a rigid casing 1 (Fig. 1) four
Валы маховиков расположены параллельно в горизонтальной плоскости посередине высоты жесткого корпуса.The flywheel shafts are parallel in the horizontal plane in the middle of the height of the rigid body.
Симметрично относительно центров маховиков по обе стороны расположены по две цепные передачи, причем крайние цепи движутся в одном направлении, средние - в противоположном. Цепи приводятся в движение электроприводом 9, включающим одну электрическую машину, работающую в двух режимах - двигательном и генераторном, редуктор 10 с двумя одинаковыми выходами 11, каждый связан с двумя цепями одного направления.Symmetrically with respect to the centers of the flywheels, there are two chain transmissions on both sides, with the outer chains moving in one direction, the middle chains in the opposite direction. The chains are driven by an electric drive 9, including one electric machine, operating in two modes - motor and generator, gear 10 with two identical outputs 11, each connected to two circuits of the same direction.
Каждый выход редуктора нагружен на взаимно уравновешенную нагрузку, например, состоящую из силы тяжести первого маховика 4, действующего на вертикальные восходящие ветви цепных передач и силы тяжести второго маховика 5, действующую на цепную передачу через поддерживающие петлевые захваты 7 в нисходящих ветвях.Each output of the gearbox is loaded on a mutually balanced load, for example, consisting of the gravity of the first flywheel 4, acting on the vertical ascending branches of the chain gears and the gravity of the second flywheel 5, acting on the chain transmission through supporting loop captures 7 in the descending branches.
Аналогично нагружен другой вал редуктора силой тяжести маховика 5, действующей на свою пару вертикальных восходящих ветвей цепной передачи и силой тяжести первого маховика 4, действующую на цепную передачу через поддерживающие петлевые захваты в нисходящих ветвях.Similarly, the other gearbox shaft is loaded with the flywheel’s gravity 5 acting on its pair of vertical ascending chain branches and the first flywheel’s gravity 4 acting on the chain through supporting loop grips in the descending branches.
Корпуса приводных петлевых захватов 12 (фиг.1 и фиг.2а) в исходном и генераторном режимах опираются на упоры 13. Зазор между захватами и упорами контролируют датчиками положения 14. Корпуса всех захватов имеют свободу движения только в вертикальной плоскости по направляющим 15. Каждая цепь содержит две звездочки: одна - ведущая 16, жестко сопряжена с шестерней привода 17, свободно вращается на оси 18 (фиг.1), другая 19 (фиг.2а) - жестко соединена с валом 8 маховика (фиг.1). Кроме звездочек, каждая цепь содержит двенадцать роликов: три ролика 20 поддерживают цепь на одной верхней оси 18 и двух нижних 21 (фиг.1), по четыре ролика 22 используются в устройствах приводных петлевых захватов (фиг.2а). В поддерживающих петлевых захватах (фиг.2б) используется пять роликов 23 (фиг.2б). Расстояние между валами в горизонтальной плоскости выбирают из условий обеспечения минимального зазора между поверхностями вращающихся маховиков. Регулировку провисания цепей производят перемещением нижних осей 21. Смазка цепей происходит в масленой ванне 24. Микропроцессорное устройство управления 25 электроприводом 9 получает сигналы с датчика положения 14, с датчика скорости вращения 26 электропривода 9, с датчика температуры 27 масла в ванне 24, посылает сигналы управления электроприводом и накопителем 28 сообразно установленной программе.The housing of the loopback grippers 12 (Fig. 1 and Fig. 2a) in the initial and generator modes are supported by the
Приводной петлевой захват состоит из корпуса 12, в котором на подшипниках закреплены четыре направляющих ролика 22, и на валу маховика, проходящем через подшипники в корпусе 12, жестко насажена ведомая звездочка 19. Корпус захвата может свободно двигаться вверх и вниз вдоль цепи 2 по скользящим направляющим 15 и опираться на упор 13, жестко связанный с корпусом направляющих. Зазор между корпусом захвата и упором контролируется датчиком положения 14. Корпус направляющих жестко связан с корпусом 1 цепной передачи 2 (фиг.1).The drive loop capture consists of a
Схема поддерживающего петлевого захвата (фиг.2б) аналогична схеме приводного петлевого захвата, отличается лишь тем, что вместо звездочки на валу маховика свободно вращается на подшипнике ролик 23 и отсутствуют упоры под корпусом захвата.The scheme of the supporting loop capture (Fig.2b) is similar to the scheme of the drive loop capture, differs only in that instead of an asterisk on the flywheel shaft, the
По установленной программе в микропроцессорном устройстве управления 25 включают электропривод 9, раскручивают маховики 4,5 до начальной скорости около 10% от максимальной, на короткое время резко увеличивают скорость так, чтобы между упорами 13 и приводными захватами 12 образовался зазор около 0,1-0,5 мм, затем скорость снижают, добиваясь взвешенного состояния маховиков, и с этого момента скорость ускоренно увеличивают до максимальной скорости вращения, после чего электропривод переводят в генераторный режим, приводные захваты 12 валов маховиков 4,5 опускаются на упоры 13. Разрядку маховичного накопителя продолжают до тех пор, пока скорость вращения не снизится до 10% от максимальной, снова по программе включается двигательный режим и работа продолжается циклически, непрерывно до команды на останов.According to the established program, in the microprocessor control device 25, the electric drive 9 is turned on, the flywheels 4,5 are untwisted to an initial speed of about 10% of the maximum speed, the speed is sharply increased for a short time so that between 0.1 stops , 5 mm, then the speed is reduced, achieving a suspended state of the flywheels, and from this moment the speed is accelerated to increase to the maximum rotation speed, after which the electric drive is put into generator mode, the drive grips of 12 shafts of the flywheel 4.5 overs fall to the
Альтернативно, другой пример осуществления изобретения может быть с использованием зубчатой ременной передачи или любой гибкой передачи вместо цепной.Alternatively, another embodiment of the invention may be using a gear belt drive or any flexible gear instead of a chain drive.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121869/11A RU2548229C2 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Combined method of energy accumulation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013121869/11A RU2548229C2 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Combined method of energy accumulation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013121869A RU2013121869A (en) | 2014-11-20 |
RU2548229C2 true RU2548229C2 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013121869/11A RU2548229C2 (en) | 2013-05-13 | 2013-05-13 | Combined method of energy accumulation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2548229C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771214C1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-04-28 | Фёдор Денисович Нагорный | Method for combined accumulation of power |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108674572B (en) * | 2018-05-31 | 2023-07-11 | 西南交通大学 | Wheel transmission system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1388619A1 (en) * | 1986-04-30 | 1988-04-15 | Ю.К.Жебелев | Mechanism for keeping flywheel rotation |
SU1605054A1 (en) * | 1987-10-06 | 1990-11-07 | Московский Институт Химического Машиностроения | Inertia-type energy accumulator |
-
2013
- 2013-05-13 RU RU2013121869/11A patent/RU2548229C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1388619A1 (en) * | 1986-04-30 | 1988-04-15 | Ю.К.Жебелев | Mechanism for keeping flywheel rotation |
SU1605054A1 (en) * | 1987-10-06 | 1990-11-07 | Московский Институт Химического Машиностроения | Inertia-type energy accumulator |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2771214C1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-04-28 | Фёдор Денисович Нагорный | Method for combined accumulation of power |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013121869A (en) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW201840961A (en) | Collision simulator and impact tester | |
RU2548229C2 (en) | Combined method of energy accumulation | |
WO2008009123A1 (en) | Pendulum mechanism and power generation system using same | |
EA201370146A1 (en) | SYSTEM FOR THE TRANSFORMATION OF GRAVITATIONAL ENERGY TO KINETIC AND THE METHOD OF ELECTRICITY GENERATION USING THIS SYSTEM | |
CN101616620A (en) | Swing mechanism | |
EA018251B1 (en) | Gear device and method of providing rotation about at least one output axis | |
GB2488563A (en) | Balanced and eccentric mass pendulum | |
JP2015036521A (en) | Revolution retainer | |
CN103240737A (en) | Three-degree-of-freedom hybrid drive winding type flexible cable parallel mechanism | |
CN113153679A (en) | Main body device of middle-rotation power-applying stress machine with single-side extreme-heavy and light-side bearing | |
CN113153669A (en) | Main body main part device of single-side extreme-heavy and light-side bearing rotary power-applying force-receiving machine | |
JP2020020817A (en) | Impact testing device | |
Lwin | Design Calculation of Flywheel Free Energy Generating System with Motor-Generator | |
CN114567122A (en) | Antigravity power generation device | |
CN204182337U (en) | Direct-drive type autobalance oscillator and adjusting device thereof | |
CN112943570A (en) | Main body device of automatic bending load-bearing side-swinging acting stress machine with heavy and light disparity of transmission belt | |
RU2771214C1 (en) | Method for combined accumulation of power | |
RU105453U1 (en) | INSTALLATION FOR TESTING SPRINGS FOR FATIGUE | |
CN100478587C (en) | Eccentric power gain mechanism | |
CN104226169B (en) | Direct-drive type autobalance oscillator and adjusting device thereof | |
UA151688U (en) | Gravity engine | |
RU146002U1 (en) | OVERHEAD CRANE | |
US20040130227A1 (en) | Centrifugal force cyclic energy generator | |
RU201753U1 (en) | PERSONAL HUMAN PROTECTION DEVICE | |
Zhaohang et al. | Dynamic Modeling of Quayside Container Crane and Its Vibration Characteristic Analysis under Hoisting Condition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150603 |