WO2012050408A2 - Усилитель мощности - Google Patents

Усилитель мощности Download PDF

Info

Publication number
WO2012050408A2
WO2012050408A2 PCT/KZ2011/000016 KZ2011000016W WO2012050408A2 WO 2012050408 A2 WO2012050408 A2 WO 2012050408A2 KZ 2011000016 W KZ2011000016 W KZ 2011000016W WO 2012050408 A2 WO2012050408 A2 WO 2012050408A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
ramp
energy
counterweight
lever
Prior art date
Application number
PCT/KZ2011/000016
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2012050408A3 (ru
Inventor
Тыштыкбай Бейсембаевич ЖАКИБЕКОВ
Данияр Тыштыкбаевич ЖАКИБЕКОВ
Original Assignee
Zhakibekov Tyshtykbay Bejsembaevich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhakibekov Tyshtykbay Bejsembaevich filed Critical Zhakibekov Tyshtykbay Bejsembaevich
Priority to DE112011103481T priority Critical patent/DE112011103481T5/de
Publication of WO2012050408A2 publication Critical patent/WO2012050408A2/ru
Publication of WO2012050408A3 publication Critical patent/WO2012050408A3/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/10—Alleged perpetua mobilia

Definitions

  • the invention relates to the generation of electrical energy, specifically to enhancing the power of a generating system.
  • a known method of converting the energy of a moving vehicle into electrical energy - "Energy Converter” III includes an inclined platform, a pusher, a connecting rod, a gear sector, a gearbox, a ratchet mechanism, a flywheel and a generator. Transport runs into the platform, the rod is sunk under its weight and its force through the specified mechanism drives the generator into rotation. There is a mechanism to return the rod to its original position.
  • the main disadvantage of this method is the inconsistent, random nature of the traffic, the mass and speed of the cars are always different, the simultaneous entry of two or more cars (length of the platform is 40 m), which causes an unstable load on the generators.
  • the main idea of the proposed method is the use of transport as a working body - the drive system. And the system itself is a way of converting mechanical energy into electrical energy.
  • Thermal stations also work (for a pair of fuel received from the energy of burning fuel - coal, gas, fuel oil, peat, firewood ...), hydroelectric power stations (the energy of falling water, closest in the physics of the process to the method under consideration), wind energy - where a reducer is also used, flywheel and freewheel.
  • There are household generating devices for example, the “Bug” lamp, lever telephone current generators, etc.
  • the proposed method does not reflect one important quality of the energy conversion mechanism - namely, the fact that the circuit used is an amplifier of power consumption.
  • the aggregate man-bike system when driving, is a power amplification system.
  • the maximum power of the bicycle is achieved when the cyclist directs its own mass to the working pedal (when accelerating or moving on a steep climb cyclist stands on the pedal).
  • the maximum torque corresponds to the horizontal position of the pedal lever. With a vertical arrangement of the lever, the torque is zero.
  • t is the mass of the cargo
  • g is the acceleration of gravity
  • the segment AB 160 mm ( ⁇ OAV - equilateral)
  • N is the power
  • h is the height of the fall
  • the total energy is equal to the sum of the potential and kinetic energy of the cyclist’s mass when moving from point A to point B in the field of gravity.
  • v is the speed of the body
  • ⁇ is the number pi
  • d is the diameter of the circle of rotation of the shaft
  • a feature of the “free-wheeling” mechanism of a bicycle is the rotation of the impeller under the action of inertia for a sufficiently long time. During this time, the cyclist needs to move to the upper position.
  • the “run-out” time, on average, for a bicycle is up to 140 seconds.
  • the design conditions of the system for lifting the load to the required height (in this case, the ramp) and in combination with the bicycle mechanism established that the necessary and sufficient power for lifting the load can be significantly less than the power developed by the same load when it falls under the influence of gravity (in in the examples given, the difference is about 7 times). From here, the energy generated by the system will also be 7 times more than the energy spent on the rise.
  • This position is the main novelty of the proposed method for enhancing the power of a power generating device. Based on this position, with the aim of constant uniform operation of the device, it is proposed:
  • the immediate working body is the counterweight that triggers when the ramp lock is unlocked
  • the device is a section of the power amplifier consists of (figure 2) a ramp 1 pivotally mounted on a support 2, a load of a counterweight 3 - connected to a ramp 1 by a cable 5 thrown through a block 4, a lever (connecting rod) 6 - pivotally connected to a load of a counterweight 3 and through a ratchet mechanism 7 with the drive shaft of the gearbox 8.
  • the drive shaft of the gearbox 8 is connected to the freewheel 9, the flywheel 10 and the shaft of the generator 11.
  • the ramp is equipped with a locking lock 12 and a unlocking mechanism 13, current-carrying trolleys 14.
  • Work load - the trolley on the chassis 15 has an independent drive - an electric motor and automatic steering.
  • the electric motor runs on battery power while the device is at full power. In the "steady period" the electric motor is powered by the energy generated by the installation itself (by trolls), and the battery is switched to charging mode.
  • the weight of the counterweight load 3 is the weight of the working load (the total weight of the trolley 15) and half the weight of the ramp 1 so that when the center of mass of the trolley 15 is crossed, the cable attachment point 5 on the ramp 1 is unbalanced and the weight of the trolley 15 and half the weight of the ramp 1 becomes more weight of the counterweight 3.
  • the fastening point of the cable 5 is 0.5 to 0.8 times the length of the ramp 1.
  • This design is adopted for the effective operation of the system because during the period of power gain, it is necessary to overcome the inertia of rest of the rotating masses and ensure the synchronization of the speeds of the cart 15 with the speed of the ramp 1 and the operation of the locking lock 12.
  • the length of the lever (connecting rod) 6 should be taken equal to the stroke length of the counterweight 3. Accordingly, it is equal to the height of the lifting of the working load and the radius of the circle of movement.
  • the sector of work in this case is ⁇ 30 ° (figure 1).
  • the installation operates as follows - the trolley 15 motor is turned on from the battery.
  • the trolley 15 rises along the ramp 1.
  • the ramp 1 begins to lower, the counterweight 3 rises.
  • the locking lock 12 is activated, at the same time, the lock of the previous section is unlocked.
  • Counterweight 3 is in the upper position.
  • the unlocking mechanism of the lock 13 of the section in question is activated.
  • Counterbalance 3 under the influence of gravity, presses on the lever 6 (similar to a bicycle pedal). Sector of movement of the lever ⁇ 30 ° (figure 1).
  • the lever 6 rotates the drive shaft of the gearbox 8.
  • the overrunning clutch 9 is turned on, the torque is transmitted to the flywheel 10 and the rotor of the generator 11.
  • the counterweight 3 when moving up freely lifts the lever equipped with a ratchet mechanism 7, while the gearbox shaft can rotate in the opposite direction.
  • the trolley having made 7-10 revolutions, when all 8 generators of the installation have reached the operating mode, having overcome the inertia of rest of the rotating masses, switches the power from the batteries to self-energy, which is transmitted via trolls 14. To stop the installation, turn off the power of the trolls. If two units work in pairs and one is operational, then launching the second is more profitable for trolls.
  • the proposed principle has significant differences - based on a detailed analysis and calculation of the influence of various design factors on the nature of the consumed and generated power, it was found that under certain conditions the amount of power required and sufficient for the system to work fully can be significantly less than what the system can generate. Based on these findings, it is proposed to take for the working body - your own (internal) vehicle. The presence of an independent, constantly operating own working body allows you to take the optimal design scheme - to arrange the energy-generating sections around the circumference and establish a constant cycle of action. These factors lead to a uniform, chronologically verified, monotonous operation of the installation system, which allows generating electric energy with constant characteristics - power, voltage and current strength, and, most importantly - more than wasted.
  • the main idea is to convert the energy of a moving vehicle into electrical energy.
  • the electric energy spent on the movement of transport (actually on raising the working load to the required height), increases many times. In general, this is true, but it should be noted that the physics of the process is different: electricity is spent on transportation and lifting of the cargo and everything is irretrievably lost. The lifted load is dropped from the elevated height. Now the mechanical energy of the falling body in the generator is again transformed into electrical energy. Electric energy at the input and output has a different nature of origin.
  • the proposed solution for producing electrical energy is fundamentally different from the prototype.
  • the new solution also converts the energy of a falling body into electricity. But this is secondary.
  • the primary thing is that the installation itself uses electricity to move and lift its own vehicle. Further, the counterweight (working load) falls under the influence of gravitational forces, this energy is accumulated in the flywheel and in the generator is converted again into electric, quantitatively exceeding the spent.
  • the main task of the installation is to increase power. But such machines and mechanisms in technology are still unknown.
  • the prototype is missing. The considered prototype smoothly turned into a likeness. Therefore, in the claims there is no emphasis on distinguishing features and the main features that characterize a new technical object are listed.
  • the invention is new and industrially applicable, it is not known from the information on the prior art and has no analogues.
  • the rated power of the electric motor should be 7.0457 kW (we take 7 kW).
  • the torque is 9810 Nm.
  • the driven shaft has a rotation speed of:
  • an electric energy generator with a capacity of 45 kW is used (generators with a non-magnetic core or an unpaired number of magnet poles and windings should be used to reduce resistance and increase run-out time).
  • This time is the installation cycle.
  • There are 8 generators. Every 2.52 seconds (20.16: 8 2.52) one of the generators works in the active mode - it experiences a load, picks up speed within 0.45 s, and 2.07 (2.52-0.45) seconds works in the "coast" mode. (In the prototype, this time at a speed of 20 km / h is 3.6 seconds, the time of active loads is 0.32 seconds, and the time of repeated action of the transport is random.) This is one of 8 generators. The rest at this time are working on a “coast”, by inertia. During the “run-down” period, the generator, under the influence of rolling friction resistance and the stator magnetic field, will reduce the number of revolutions.
  • the operation of the installation is equivalent to the fact that a constant load rhythmically acted on one generator with a period of 2.52 seconds (as in the example with a bicycle), and the remaining 7 generators with uniformly decreasing (proportional to friction losses), reduced but constant power generated energy into the overall system.
  • the proposed installation at 7 kW of electric power of the working trolley develops a power of at least 200 kW. This means that when you consume 7 kWh of electricity per hour, the device generates at least 200 ket-hours of energy.
  • the weight of the trolley is 1000 kg
  • the lifting height is 1 m
  • the length of the ramp is And m, etc.
  • Other requirements will be presented to the generator, reinforcement of the ramp design, etc. will be required. However, this does not change the principle of operation of the proposed installation.
  • Patent 160849 "Energy Converter", RU, F03G3 / 00, 1999

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

Усилитель мощности предназначен для усиления используемой электрической мощности, посредством затраты этой мощности на подъем груза и его падение, далее преобразование механической энергии падающего груза в электрическую с большей мощностью. Устройство содержит энергогенерирующие секции и внутреннее транспортное средство. Энергогенерирующая секция состоит из шарнирно закрепленного наклонного пандуса, вертикальных стоек с блоками, противовеса, рычага с храповым механизмом, редуктора, обгонной муфты, маховика и генератора электрической энергии. Угол наклона пандуса 1-15°. На пандусе, на расстоянии 0,5-0,8 от шарнира закреплен трос. Другой конец троса, перекинутого через блок, закреплен на противовесе. Противовес шарнирно соединен с рычагом, который, через храповый механизм, укреплен на ведущем валу редуктора. Длина рычага равна длине хода противовеса. На ведомом валу редуктора установлены обгонная муфта* маховик и генератор электрической энергии. На пандусе установлены троллеи, автоматически действующий механизм запирания и отпирания пандусов. Транспортное средство - тележка на шасси, оборудован электродвигателем, аккумуляторами, системой автоматического рулевого управления, имеет контакт с троллеями. Энергогенерирующие секции устанавливаются по окружности горизонтально, последовательно и равноудаленно в количестве не менее двух. Электрическая схема генераторов объединена с троллеями. Транспортное средство перемещается по окружности с постоянной скоростью. Комплекс усилителей мощности ( не менее двух) образует автономную, локальную энергетическую систему. Конструкция усилителя позволяет усиливать электрическую мощность, затраченную на перемещение с постоянной скоростью по замкнутому кругу транспортного средства (рабочего груза), его периодический подъем на постоянную высоту и падение с этой высоты за счет сил гравитации, аккумулировании энергии гравитации в инерцию вращающихся масс и его преобразовании вновь в электрическую энергию, мощностью количественно превышающую затраченную.

Description

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
THE CAPACITY AMPLIFIER
Изобретение относится к выработке электрической энергии, конкретно к усилению мощности генерирующей системы.
Известен способ преобразования энергии движущего транспортного средства в электрическую - «Преобразователь энергии» III. Способ включает наклонную платформу, толкатель, шатун, зубчатый сектор, редуктор, храповый механизм, маховик и генератор. Транспорт наезжает на платформу, под его весом утапливается шток и его усилие через указанный механизм приводит во вращение генератор. Имеется механизм возврата штока в исходное положение.
Основным недостаток способа является непостоянный, случайный характер движения транспорта, масса и скорость автомобилей всегда разная, возможен одновременный въезд двух и более автомобилей (длина площадки 40 м), что обуславливает непостоянную нагрузку на генераторы.
Главная идея предложенного способа - это использование транспорта в качестве рабочего органа - привода системы. А сама система это способ преобразования механической энергии в электрическую. Также работают тепловые станции (на пару полученной от энергии сжигания топлива - уголь, газ, мазут, торф, дрова...), гидростанции (энергия падающей воды, наиболее близкий по физике процесса к рассматриваемому способу), ветроэнергетика - где также используется редуктор, маховик и обгонная муфта. Есть бытовые генерирующие приборы - например фонарь «Жучок», рычажные телефонные генераторы тока т.д.
В предлагаемом способе не отражено одно важное качество механизма преобразования энергии - а именно тот факт, что используемая схема является усилителем потребляемой мощности.
Рассмотрим этот вопрос более детально на примере широко известного механизма - современного велосипеда. В сущности, по принципу действия, в «Преобразователе энергии» использован тот же механизм. Совокупная система «человек-велосипед», при движении, являются системой усиления мощности.
Примем массу велосипедиста 70 кг, длину рычага педали (шатуна) 16 см. Максимальная мощность велосипеда достигается, когда велосипедист собственную массу направляет на рабочую педаль (при разгоне или движении на крутой подъем велосипедист привстает на педаль). Максимальный крутящий момент соответствует горизонтальному положению рычага педали. При вертикальном расположении рычага крутящий момент равен нулю.
Примем активный сектор работы рычага педали ± 30° от горизонтали, (фигура 1).
Этот сектор позволяет развивать максимальный крутящий момент 121:
MKP = mgr (1)
где:
Μχρ - крутящий момент; Н-м
т - масса груза; кг
g - ускорение свободного падения; м/с
г - плечо; м
r = OAcosa (2)
Отрезок АВ = 160 мм ( Δ ОАВ - равносторонний)
Рассчитаем мощность развиваемую велосипедистом при перемещении педали с точки А в точку В.
Мощность равняется количеству энергии в единицу времени:
N = (3) где:
N - мощность; Вт
Е - энергия; Дж
/ - время; с
Время перемещения:
Figure imgf000004_0001
h - высота падения; м
Figure imgf000004_0002
Полная энергия равна сумме потенциальной и кинетической энергии массы велосипедиста при пе емещении с точки А в точку В в поле земного тяготения. 1
Figure imgf000004_0003
где:
Еп - потенциальная энергия; Дж Εκ - кинетическая энергия; Дж
v - скорость тела; м/с
скорость перемещения в точке В составляет:
v = gt (6) V = 9,81 - 0,18 = 1,77 (м/с)
полная энергия равна:
Е = 70 · 9,81 · 0,16 + 70 · 1,772 12 = 219,74 (Дж)
мощность равна:
N = 219,74 / 0,18 = 1220 (Вт)
Это мощность велосипедиста обусловленная влиянием гравитации (мускульная сила ног, реакция тела и др. факторы в расчете не учитываются).
В технике мощность вращающего механизма определяют по формуле:
N = MMn
9549
где:
Μχρ - крутящий момент; Н м
п - количество оборотов вала в мин; об/мин:
количество оборотов рычага педали составит:
» = - т (8) где:
π - число пи;
d - диаметр окружности вращения вала; м
п = 1,77 / 3,14 · 2 · 0,16 = 1,76 (об/с) или
п = 1,76 - 60 = 105,8 (об/мин)
мощность по формуле (7) составит:
N = 70 · 9,81 · 0,16 · 105,8 / 9549 =1,217 (кВт)
Расчеты мощности велосипеда двумя различными способами дают одинаковый результат - 1,22 кВт.
Известно, что мощность человека составляет 1/10 лошадиной силы или примерно 0,0735 кВт. Отсюда механизм велосипеда в совокупности с действиями велосипедиста есть механизм усиления мощности в 16,6 раза (1,22/0,0735=16,6).
Для подъема велосипедиста на следующую педаль при известных параметрах мощности, веса и высоты подъема (3) необходимо время: t = ^ (9)
N
t = 70 - 9,81 - 0,16 / 73,5 = 1,49 с
На практике примерно за такое время реализуется цикл педалирования. Из формулы (3) видно - чем больше время подъема, тем меньше требуемая мощность. Строго говоря сам механизм велосипеда , без человека, только передает мощность, а усиление мощности обусловлено различным временем притяжения человека в поле земного тяготения (искусственным падением) и большим временем его подъема на ту же высоту (возвращении в исходное положение). Для рассматриваемого случая это время соответственно 0,18 и 1,49 с. Разница составляет 8,27 раза. Сочетание двух факторов - действий человека и механизма велосипеда позволяет усилить мощность этой совокупной системы.
Особенностью механизма «свободного хода» велосипеда является вращение рабочего колеса под действием сил инерции достаточно продолжительное время. За это время велосипедисту необходимо переместиться в верхнее положение. Время «выбега», в среднем для велосипеда составляет до 140 секунд.
Наиболее эффективным средством подъема груза является использование катков и наклонной площадки - пандуса, эстакады ( фигура 2 ). Этот принцип реализован в рассматриваемом «Преобразователе энергии» /1/. По такой схеме строились пирамиды в древности (тяжелые каменные блоки на катках поднимали по наклонной эстакаде) /3/, производят загрузку на кузов автомобиля круглой тары (бочек) и т.д. Такая схема позволяет поднять груз на определенную высоту при минимальных затратах мощности в сравнении с вертикальным подъемом того же груза.
Проведем расчет (по формулам 4-8) необходимой и вырабатываемой системой мощности в случае с «Преобразователем энергии» III.
Примем массу транспортного средства 1000 кг. Если высота подъема составляет 50 см, то согласно фигуре 1 примем длину рычага (шатуна) также 50 см. Мощность развиваемая падающим грузом согласно формулам (3-6) составит:
время перемещения:
Figure imgf000006_0001
скорость перемещения транспорта составит:
v= 9,81 - 0,32 = 3,13 (м/с)
полная энергия равна:
Е = 1000 · 9,81 · 0,5 + 1000 · 3,132/2 мощность равна:
N = 9810 / 0,32 = 30656,25 (Вт)
Расчет мощности по формуле (7):
количество оборотов рычага педали составит:
п = 3,13 / 3,14 · 2 · 0,5 = 0,9968152 (об/с) или
п = 0,9968 · 60 = 59,808 (об/мин)
мощность составит:
N = 1000 · 9,81· 0,5 · 59,8 / 9549 = 30,71 (кВт)
Расчет мощности двумя независимыми методами дает результат 30,7 кВт. По данным авторов «Преобразователя энергии» одна такая установка обеспечивает энергией 108 квартир /4/. Среднее потребление энергии на 1 человека 0,1 квт-час, следовательно энергией будут обеспечены 307 человек, проживающих соответственно в 108 квартирах.
Скорость въезда автомобиля на пандус должна быть ограничена. Оптимально 20 км/час. Для движения транспорта массой 1000 кг на подъем 1,43° (0,5:20=0,025 sin 0,025 = 1,43°) со скоростью 20 км/час необходимо и достаточно номинальной мощности двигателя 2,61 кВт. Расчет проведен по методике Д. Спицына 151. (Расчетная пиковая мощность для времени разгона до 20 с составит 4,58 кВт).
Расчет показывает, что транспортное средство потребляемое 2,61 кВт, движущее через систему пандус - толкатель - рычаг - редуктор - маховик - генератор, позволяет развивать мощность 30,7 кВт т.е. в 11,8 раза больше по номинальной и 6,7 раза по пиковой нагрузке.
Если по аналогии провести такой же расчет для механизма велосипеда в предположении, что рабочий груз массой 70 кг въезжает на пандус со скоростью 10 км/час, то для этого случая потребуется номинальная мощность 0,0978 кВт., пиковая 0,1733 кВт (разгон до 20 с). Механизм велосипеда, при таких же заданных параметрах, развивает мощность 1,22 кВт. Мощность увеличивается в от 7,04 до 12,4 раза.
Таким образом условиями конструкции системы подъема груза на необходимую высоту ( в данном случае пандус) и в сочетании с механизмом велосипеда установлено, что необходимая и достаточная для подъема груза мощность может быть значительно меньше, чем мощность развиваемая этим же грузом при падении под действием гравитации (в приведенных примерах разность составляет примерно 7 раз). Отсюда энергия генерируемая системой будет также в 7 раз больше энергии затраченной на подъем.
Это положение является главной новизной предлагаемого способа усиления мощности энергогенерирующего устройства. Основываясь на этом положении, с целью постоянного равномерного действия устройства, предлагается:
- несколько таких устройств (более 2х) расположить по кругу последовательно пандусами, равноудаленно, чтобы дорожки набегания составляли окружность (фигура 3).
- по окружности установить собственное, внутреннее транспортное средство движущее с постоянной скоростью.
- пандус сделать запирающим, в момент полного подъема противовеса, и автоматически отпирающим.
- непосредственным рабочим органом является противовес, срабатывающий в момент отпирания замка пандуса
Эти нововведения являются отличительными и существенными признаками, имеют причинно-следственную связь и на них распространяется испрашиваемый объект правовой охраны.
Устройство - секция усилителя мощности состоит из ( фигура 2) пандуса 1, шарнирно закрепленного на опоре 2, груза противовеса 3 - соединенного с пандусом 1 тросом 5 перекинутого через блок 4 , рычага (шатун) 6 - шарнирно соединенного с грузом противовесом 3 и через храповый механизм 7 с ведущим валом редуктора 8. Ведомый вал редуктора 8 соединен с обгонной муфтой 9, маховиком 10 и валом электрогенератора 11.
Пандус оснащен фиксирующим замком 12 и механизмом отпирания 13, токоподводящими троллеями 14.
Рабочий груз - тележка на шасси 15 имеет самостоятельный привод - электродвигатель и автоматическое рулевое управление. Электродвигатель работает от аккумулятора в период набора полной мощности устройства. В «установившийся период» электродвигатель питается от энергии вырабатываемой самой установкой ( по троллеям), а аккумулятор переводится на режим зарядки.
Вес груза противовеса 3 составляет вес рабочего груза (полный вес тележки 15) и половину веса пандуса 1 с расчетом, чтобы при пересечении точки центра масс тележки 15 точку крепления троса 5 на пандусе 1, равновесие нарушилось и вес тележки 15 с половиной веса пандуса 1 стал больше веса противовеса 3. С целью обеспечить полный наклон пандуса 1 (и полный подъем противовеса 3) до срабатывания фиксирующего замка 12, точка крепления троса 5 выполняется на 0,5 - 0,8 длины самого пандуса 1. Такое исполнения принимается для эффективной работы системы т.к. в период набора мощности необходимо преодолевать инерцию покоя вращающихся масс и обеспечить синхронизацию скоростей движения тележки 15 со скоростью наклона пандуса 1 и срабатывания фиксирующего замка 12.
Длину рычага (шатуна) 6 следует принимать равной длине хода противовеса 3. Соответственно она равна высоте подъема рабочего груза и радиусу окружности движения. Сектор работы при этом составляет ± 30° ( фигура 1).
Принципиальная схема конструкции установки из 8 секций представлена на фигуре 3.
Установка действует следующим образом - от аккумулятора включается электродвигатель тележки 15. Тележка 15 поднимается по пандусу 1. Когда точка центра масс тележки 15 пересекает точку крепления троса 5, пандус 1 начинает опускаться, противовес 3 поднимается. При достижении горизонтального положения пандуса 1, срабатывает фиксирующий замок 12, одновременно отпирается замок предыдущей секции. Противовес 3 занимает верхнее положение. Когда тележка 15 переместится к следующей секции, срабатывает механизм отпирания замка 13 рассматриваемой секции. Противовес 3, под действием гравитации, давит на рычаг 6 (аналогично педали велосипеда). Сектор перемещения рычага ± 30° ( фигура 1). Рычаг 6 вращает ведущий вал редуктора 8. Включается обгонная муфта 9, крутящий момент передается маховику 10 и ротору генератора 11. При прохождении тележки 15 полного круга цикл повторяется. Противовес 3 при перемещении вверх свободно поднимает рычаг, оборудованный храповым механизмом 7, при этом вал редуктора может вращаться в противоположном направлении. Тележка, совершив 7-10 оборотов, когда все 8 генераторов установки выйдут на рабочий режим, преодолев инерцию покоя вращающихся масс, переключает питание с аккумуляторов на питание собственной энергией, которая передается по троллеям 14. Для остановки установки необходимо выключить питание троллеев. Если парно работают две установки и одна в рабочем состоянии, то запустить вторую выгоднее по троллеям.
При постоянной заданной скорости движения рабочей тележки 15 обеспечивается равномерный ритм работы всех секций, вес противовесов одинаковый и все параметры равны, восемь электрогенераторов подключены последовательно. Эти условия обеспечивают постоянное напряжение и мощность в электрической сети.
Для выработки большего количества энергии целесообразно иметь комплекс как минимум из двух установок, образующих общую энергетическую систему, или аналогичной мощности или большей. Если в системе использовать комплекс установок одинаковой мощности, то при постоянном действии одной из них, в часы пик включаются соседние, а при снижении потребления отключаются. Если применять установки малой (0,2 МВт) и большой мощности (10 МВт), то малая станет основным источником питания рабочих грузов больших установок. Для каждой конкретной ситуации можно использовать требуемую схему. Такая система, единожды запущенная, будет работать постоянно. Дополнительных затрат энергоносителей - угля, газа, мазута, воды, ветра солнца не требуется. Экологически безопасная (никаких выбросов), может быть установлена в любой климатической зоне и подобрана таким образом, чтобы обеспечить регион энергией необходимой и достаточной мощности.
Таким образом устраняется главный недостаток способа генерирования энергии «Преобразователь энергии» /1,4/ - непостоянный характер нагрузок на генератор, однако новое техническое решение качественно изменило суть объекта обновления.
Предлагаемый принцип имеет существенные отличия - на основе детального анализа и расчета влияния различных конструктивных факторов на характер потребляемой и вырабатываемой мощности было установлено, что при определенных условиях необходимое и достаточное для полноценной работы системы количество потребляемой мощности может быть значительно меньше, чем система может генерировать. Базируясь на этих выводах предлагается принять за рабочий орган - собственное (внутреннее) транспортное средство. Наличие независимого, постоянно действующего собственного рабочего органа позволяет принять оптимальную конструктивную схему - расположить энергогенерирующие секции по окружности и установить постоянный цикл действия. Эти факторы приводят к равномерному, хронологически выверенному, монотонному действию системы установок, что позволяет вырабатывать электрическую энергию с постоянными характеристиками - мощностью, напряжением и силой тока, и , что наиболее важно - больше чем затрачено.
В прототипе, основная идея заключается в преобразовании энергии движущего транспорта в электрическую. В предлагаемом способе - электрическая энергия, затраченная на движение транспорта (собственно на подъем рабочего груза на требуемую высоту), многократно увеличивается. В целом это так, но следует отметить, что физика процесса другая: электричество затрачивается на транспортировку и подъем груза и все - безвозвратно теряется. Поднятый груз сбрасывается с поднятой высоты. Теперь механическая энергия падающего тела в генераторе вновь трансформируется в электрическую. Электрическая энергии на входе и выходе имеет разную природу происхождения.
Если система потребляет электроэнергию и ее задачей является генерирование энергии в больших количествах, то это уже не преобразователь энергии, а усилитель энергии или правильнее мощности, т.к. по закону сохранения энергии невозможно усиливать энергию (следует отметить, что этот закон распространяется на замкнутую систему, а предлагаемая система открытая и потребляет энергию извне), но ее можно увеличить через усиление мощности, используя предложенный принцип.
Итак, предлагаемое решение получения электрической энергии принципиально отличается от прототипа. Новое решение также преобразует энергию падающего тела в электричество. Но это вторично. Первично то, что установка сама использует электроэнергию для движения и подъема собственного транспортного средства. Далее противовес (рабочий груз) под действием сил гравитации падает, эта энергия аккумулируется в маховике и в генераторе преобразуется вновь в электрическую, количественно превышающую затраченную. Получается, что основная задача установки усиливать мощность. А таких машин и механизмов в технике пока неизвестно. Отсюда для предлагаемого изобретения прототип отсутствует. Рассмотренный прототип плавно перешел в подобие. Поэтому в формуле изобретения отсутствует акцент на отличительные признаки и перечисляются основные признаки характеризующие новый технический объект.
Изобретение является новым и промышленно применимым, оно не известно из сведений об уровне техники и не имеет аналогов.
ПРИМЕР
Принципиальные конструктивные схемы энергогенерирующей секции и усилителя мощности представлены на фигурах 2 и 3.
Примем : - полную массу тележки, кг - 1000
- скорость движения тележки, км/час - 20 (5,55 м/с)
- высоту подъема груза (ход противовеса), м - 1
- длина пандуса, м - 14
- угол наклона пандуса - 5,74°
- количество секций - 8 (I-VIII)
- длина окружности, м - 112
Согласно расчету 151, для тележки, с принятыми параметрами, номинальная мощность электродвигателя должна составлять 7,0457 кВт (примем 7 квт).
Мощность развиваемая падающим грузом согласно (3-6) составит:
время перемещения:
Figure imgf000011_0001
скорость падения составляет:
V = 9,81 · 0,45 = 4,4294455 (м/с) полная энергия равна
Е = 1000 · 9,81 · 1 + 1000 · 4,432/2 = 19620 (Дж)
мощность равна:
N = 19620 / 0,45 = 43452,9 (Вт)
Расчет мощности по формуле (7):
количество оборотов рычага составит:
п = 4,43 / 3,14 · 2 · 1 = 0,704968 (об/с) или
п = 0,704968 · 60 = 42,2988 (об/мин)
мощность составит:
N = 1000 · 9,81 · 1 · 42,3 / 9549 =43,45 (кВт)
Расчет мощности двумя независимыми методами дает результат 43,45 кВт.
Ведущий вал имеет скорость вращения п = 42,3 об/мин. Крутящий момент составляет 9810 Н-м.
Примем редуктор с передаточным отношением 40 (редуктор ЩЗУ -160 имеет фактическое передаточное отношение 41,34 и номинальный крутящий момент на выходном валу 1 250 Н-м). Ведомый вал имеет скорость вращения:
п = 42,3 - 41,34 = 1748 об/мин
= 9810 : 41,34 = 237,3 Н-м
По этим значениям принимает генератор электрической энергии мощностью 45 квт (следует использовать генераторы с немагнитным сердечником или непарным числом полюсов магнита и обмотки для снижения сопротивления и увеличения времени выбега).
В качестве маховика примем цельнокатаное колесо железнодорожного состава массой 398 кг и наружным диаметром 957 мм.
При заданных параметрах время пробега полного круга тележки 15 составит:
t = 112 : 5,55 = 20,16 с
Это время составляет цикл установки. Имеется 8 генераторов. Каждые 2,52 секунды (20,16 : 8=2,52) один из генераторов работает в активном режиме - испытывает нагрузку, набирает обороты в течении 0,45 с, а 2,07 (2,52-0,45) секунды работает в режиме «выбега». (В прототипе это время при скорости 20 км/час составляет 3,6 секунды, время активных нагрузок 0,32 секунды, а время повторного действия транспорта имеет случайный характер.) Это один из 8 генераторов. Остальные в это время работают на «выбеге», по инерции. За время «выбега» генератор, под действием сопротивления трения качения и магнитного поля статора, снизит количество оборотов. Работа установки равнозначно тому, как если бы на один генератор ритмично действовала постоянная нагрузка с периодом 2,52 секунды (как в примере с велосипедом), а остальные 7 генераторов с равномерно убывающей (пропорциональной потерям на трение), пониженной, но постоянной мощностью вырабатывали энергию в общую систему.
Примем допущение, что обороты снизятся на 50% (это большое допущение т.к. время «выбега» маховика плюс масса ротора может составлять десятки минут), отсюда и мощность понизится на 50%.
Исходя из этого допущения, проведем расчет мощности вырабатываемой установкой из 8 секций с учетом к.п.д. 0,8:
N = 43,45 · 8 · 0,8 · 0,75 = 208,56 (кВт)
Примем мощность установки 200 кВт.
Итак, предлагаемая установка, при 7 кВт мощности электродвигателя рабочей тележки развивает мощность не менее 200 кВт. Это означает, что при потреблении в час 7 квт- час электроэнергии, устройство вырабатывает не менее 200 кет-часов энергии.
В примере, для удобства расчетов, приняты масса тележки 1000 кг, высота подъема 1 м, длина пандуса И м и т.д. Можно принять и другие значения - например масса груза 5000, 25000 или 100000 кг. Соответственно пропорционально будут расти и другие параметры, мощность станет (при рычаге 1 м) - 1 МВт , 5 МВт и 20 МВт. Другие требования будут предъявлены к генератору, потребуется усиление конструкции пандуса и т.д. Однако это не меняет принципа действия предлагаемой установки.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Патент 160849, «Преобразователь энергии», RU, F03G3/00, 1999 г.
(опубл.12.20.2000 г., бюл. >Г° 19) - прототип.
2. Справочник по элементарной физике. Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г., М., 1966, 248 с
3. История открытий. Энциклопедия., М., «Росмэн», 1995
4. http://vsavw.sciteclibrarY.ru/rus/catalog/pages/3465 - Новые непатентованные идеи и проекты. «Преобразователь энергии», ст. от 13 августа 2002 г
5. http://sdisle.com/search/node - «Калькулятор параметров электромобиля»

Claims

Формула изобретения
1. Усилитель мощности включающий установленные по окружности горизонтально, последовательно, равноудалено энергогенерирующие секции в количестве не менее двух состоящие из пандуса, шарнирно закрепленного под углом 1-15°, автоматического замкового механизма, запирающего пандус в горизонтальном положении и отпирающего предыдущую секцию при положении под углом, противовеса, кинематически, посредством стального троса перекинутого через блок, связанного с пандусом в точке составляющем 0,5-0,8 длины пандуса, рычага, длиной равной высоте подъема пандуса и имеющий сектор хода 60°, один конец которого шарнирно связан с противовесом, храпового механизма, соединенного с рычагом, редуктора, ведущий вал которого соосно связан с храповым механизмом , обгонной муфты, установленной на ведомом валу редуктора, маховика, установленной соосно обгонной муфте, генератора электрической энергии, установленных соосно маховику, а также внутреннего автономного транспортного средства, массой равной массе противовеса без учета массы шарнирно закрепленного пандуса, движущего самостоятельно по пандусам с постоянной скоростью обеспечивающей опускание пандуса и подъем противовеса под действием массы транспортного средства до горизонтального положения и срабатывания запирающего устройства.
2. Усилитель по п.1 отличающийся тем, что совокупность усилителей мощности, в количестве не менее двух, с различной выходной мощностью, соединенных по мере возрастания мощности, образуют единую энергетическую систему.
PCT/KZ2011/000016 2010-10-15 2011-10-17 Усилитель мощности WO2012050408A2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112011103481T DE112011103481T5 (de) 2010-10-15 2011-10-17 Leistungsverstärker

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KZ20101273 2010-10-15
KZ2010/1273.1 2010-10-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2012050408A2 true WO2012050408A2 (ru) 2012-04-19
WO2012050408A3 WO2012050408A3 (ru) 2012-06-21

Family

ID=45938833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KZ2011/000016 WO2012050408A2 (ru) 2010-10-15 2011-10-17 Усилитель мощности

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE112011103481T5 (ru)
WO (1) WO2012050408A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013003038A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Nouri Manan Strom Erzeugung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2160849C1 (ru) * 1999-09-01 2000-12-20 Сваренко Валерий Владимирович Преобразователь энергии
RU2198319C2 (ru) * 1996-01-04 2003-02-10 Асельдеров Насрулла Тагирович Гравитационный двигатель асельдерова
US20060152008A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Ghassemi Faramarz F System for generating electricity by using gravitational mass and/or momentum of moving vehicle
US20080315590A1 (en) * 2006-01-03 2008-12-25 Juan Reyes-Florido System for Harnessing the Force of Gravity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2198319C2 (ru) * 1996-01-04 2003-02-10 Асельдеров Насрулла Тагирович Гравитационный двигатель асельдерова
RU2160849C1 (ru) * 1999-09-01 2000-12-20 Сваренко Валерий Владимирович Преобразователь энергии
US20060152008A1 (en) * 2005-01-07 2006-07-13 Ghassemi Faramarz F System for generating electricity by using gravitational mass and/or momentum of moving vehicle
US20080315590A1 (en) * 2006-01-03 2008-12-25 Juan Reyes-Florido System for Harnessing the Force of Gravity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013003038A1 (de) * 2013-02-22 2014-08-28 Nouri Manan Strom Erzeugung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012050408A3 (ru) 2012-06-21
DE112011103481T5 (de) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Das et al. Introducing speed breaker as a power generation unit for minor needs
CN102369660A (zh) 用于发电系统的无损短周期电存储装置
US20090277699A1 (en) Power-generating plug-and-play vehicle
CN105327487B (zh) 一种自动攀登电线杆的升降平台及其工作方法
CN211666853U (zh) 依托高塔的重力储能系统
US8872367B2 (en) Lifting system that generates electrical power
CN2771506Y (zh) 重力蓄能发电机
CN201690262U (zh) 自充式车、船动力转换装置及含该装置的自充式电动汽车
WO2012050408A2 (ru) Усилитель мощности
CN101702547A (zh) 发电机轮机/杠杆的驱动装置和方法
CN201059249Y (zh) 一种利用汽车减速设施摩擦力的发电装置
CN2307111Y (zh) 重力储能释能装置
CN201482061U (zh) 一种健身发电健骑机
CN101294551A (zh) 一种利用汽车减速坡摩擦力的发电方法
CN201221444Y (zh) 利用高速公路汽车回流风的发电装置
CN201656682U (zh) 电动车的脚踩发电装置
EP4295043A1 (en) A mass displacement energy storage and electricity generator
CN202294805U (zh) 风能储存发电车
CN201639433U (zh) 一种机动车惯性动力发电装置
CN201126993Y (zh) 一种利用转动轮毂及轮轴的发电装置
CN201092656Y (zh) 微功率交通拦杆机
CN103742375A (zh) 火车下坡冲击式发电设备
CN201998809U (zh) 车用风力发电机
RU2529048C2 (ru) Электромобиль энергосберегающий, экологический чистый и безопасный для людей
CN216407062U (zh) 一种车载机械储能发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11832795

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120111034814

Country of ref document: DE

Ref document number: 112011103481

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11832795

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2