Введение
Автор делает на основе своих изобретений в данной разработке и эскизном проектировании обоснования простого и эффективного решения проблемы- создания нового эффективного метода преобразования альтернативных возобновляемых источников энергии. Представляет результаты изысканий технических решений и разработок по волновым, ветровым и поточным энергоустановкам, конструктивной разработке и проектированию гравиинерционного двигателя, их конкурентоспособности на мировом рынке.
Если проанализировать наиболее распространенные способы преобразования, получения энергии, используемые в настоящее время, то можно увидеть определенную закономерность, суть которого состоит в следующем:
1. Конечным продуктом всей цепи энергетических преобразований и генераций, в современных способах получения энергии, является вещество, которое становится, как правило, не безопасным для нашей биосферы.
2. Более того, преобразование энергии посредством «колеса», т.е преобразования текучей среды, потока с применением лопасти, ветроколеса, турбины и т.д., считается чуть ли единственно возможным и самым эффективным. А так ли это?
Альтернативой существующим способам получения энергии могут стать только такие способы, в которых на конечной стадии энергопреобразований не будет появляться опасное для биосферы вещество или будет совсем отсутствовать вещество как таковое. Совершенно реальным является создание принципиально новых механизмов и устройств, которые смогут использовать и преобразовывать энергии морских волн, ветра, любой текучей среды, а также энергию гравитации и превратить ее в необходимую для нас энергию.
Постановка задачи:
Задачей является поиски принципиально новых способов получения энергии, новых методов преобразования энергии, усовершенствованные или свободные от традиционных.
Цель проекта:
Разработать и предложить свои оригинальные решения в сфере преобразования и генерации электроэнергии, используя новые более эффективные методы и технологии.
Сведения о разработке:
I. Механический преобразователь — усилитель мощности (МПУМ)
Изобретение относится к области машиностроения, энергетического машиностроения и может быть широко использовано в различных разделах данных областей там, где требуется преобразовывать возвратно-поступательное перемещение во вращение, усиливать выходную мощность и вращающий момент, изменять передаточное отношение при передаче вращающего момента, то есть совмещенное исполнение в одной конструкции. Предлагаемое изобретение применимо в волновых, ветровых, поточных (бесплотинных) энергоустановках, автомобильном, водном и воздушном транспорте, в сельском хозяйстве, в строительстве, в пневмо и гидро приводах, насосах и компрессорах, в робототехнике и др.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что мы отбрасываем все традиционные преобразователи вращательного движения такие, как ветроколесо, лопасти, коленчатый вал, кривошипные механизмы и т.д. Это новый альтернативный способ преобразования возвратно-поступательного движения во вращение.
Позвольте задать вопрос? Что чувствительнее потоку ветра, ветроколесо или флюгер, а в водной среде, лопасти или просто ласты? То есть, установив качающийся широкий флюгер для ветровых энергоустановок или совершающий амплитудные возвратно-поступательные перемещения ласты, для поточных (бесплотинных) энергоустановок и подсоединив их к Усилителю, мы получаем заметнейшую разницу, более высокие показатели мощности, нежели от традиционных энергоустановок, в которых применяются ветроколеса и лопасти.
В ходе проведения патентных поисков аналогов не выявлено. На изобретение получен Патенты №1425 с датой приоритета от 2010.10.22 в Республике Кыргызстан и №024795 (13)B1 2016.10.31 в Евразийском патентном ведомстве в г.Москва с сохранением приоритета даты первой заявки.
Описание изобретения:
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 кинематическая схема механического преобразователя – усилителя мощности; на фиг.2 кинематическая схема механического преобразователя – усилителя мощности с возможностью изменения передаточного отношения; на фиг.3 и 4 варианты конструкторского решения.
Механический преобразователь – усилитель мощности содержит, рычаг 1, пропущенный посредством шарово установленного подшипника 2 через торцевую крышку 3 в полость корпуса 4. Конец рычага 1, соединен посредством шлиц 5 или шарнирно с валом отбора мощности 6, который выполнен сочлененным из соединенных между собой через карданную передачу либо шарниром равных угловых скоростей 7, на одном конце вала отбора мощности 6, установлены шестерни 8 зацепляемые с зубчатым сектором 9, жестко установленных в полости корпуса 4. Последний выполнен цельным либо с жестко закрепляемыми между собой частями, полый, от конической до цилиндрической формы, и состоящим из одного и более зубчатых венцов на разных уровнях и разных диаметров. Торцевая крышка 3, шарнирно установлена через подшипники 10, с внутренней или с внешней стороны с торца к корпусу 4, а выходной конец вала отбора мощности 6 на шлицах 11 соединен с ведомым валом 12, который шарнирно через подшипники 13 установлен и пропущен через подвижно установленный на основной корпус 14 передвижной рычаг 1. Корпус 4 в одной плоскости через кронштейн 16 шарнирно установлен в основной корпус 14. При единичном размещении шестерни 8, зацепленной с одним зубчатым венцом 9 корпуса 4 с исключением изменения передаточного отношения вращения, данная шестерня 8 может быть установлена на рычаге 1, который соединяется с валом отбора мощности 6 через шлицы 5. При этом, установленные в полости корпуса 4 зубчатые венцы 9, могут быть выполнены из отдельных зубчатых секторов или полуколец на разных уровнях.
Принцип работы механического преобразователя – усилителя мощности.
Работа преобразователя - усилителя основано на эффективном преобразовании механической возвратно-поступательной энергии во вращательное движение, при этом усиливая мощность и вращательный момент на выходе, которые также регулируемы, посредством переключения зацеплений.
Рычаг 1, одним концом соединенный с источником механической возвратно-поступательной энергии и другим шарнирно 2 пропущенным через торцевую крышку 3 корпуса 4 концом, подсоединенным посредством шлиц 5 с валом отбора мощности 6 с шестернями 8, выполняют возвратно-поступательное перемещение в одной плоскости, которое преобразовывается во вращение от раскатывания шестерен 8 по зубчатому сектору 9 с фиксированием данного зацепления торцевой крышкой 3 корпуса 4 и через карданную передачу или шарнира равных угловых скоростей 7 вала отбора мощности 6, вращение предается на ведомый вал 12. Торцевая крышка 3 шарнирно установленная с внутренней или с внешней стороны с торца к корпусу 4 приводится во вращательное движение, а корпус 4 шарнирно установленный в основной корпус 14 в одной параллельной к перемещению рычага 1 плоскости, подвержен к перемещению качания в перпендикулярной плоскости своего шарнирного закрепления 16.
Усиление вращающего момента вала отбора мощности 6, производится за счет шестерни 8 обкатывающего по зубчатому венцу 9.
Усиление мощности вращения вала отбора мощности 6, производится за счет длинны наружной части рычага 1, которая должна быть больше внутренней части рычага 1 вместе с валом отбора мощности 6 до соединения карданной передачи или шарнира равных угловых скоростей 7, размещенных в стороне полости корпуса 4.
При разных значениях возвратного и поступательного перемещения рычага 1, установленные в полости корпуса 4 зубчатый сектор 9, может состоять из отдельных зубчатых отрезков или полуколец на разных уровнях, обкатываясь по которым шестерня 8, которая может быть выполнена широкой, с валом отбора мощности 6 будет синхронизироваться с амплитудами перемещения рычага 1.
Регулирование выходной мощности и вращающего момента, производится передвижением шарнирного рычага 15 по оси вращения. В результате такого передвижения шарнирного рычага 15, зацепление одной шестерни 8 вала отбора мощности 6 с зубчатым венцом 9 корпуса 4 выходит и входит в зацепление с другим, тем самым меняя передаточное отношение от разных диаметров венец зубчатых пар.
Результаты разработки.
На базе вышеуказанного изобретения, мною подготовлены заявки на новые изобретения, сделаны предварительные расчеты и проведен поиск по патентным базам на следующие энергетические установки:
● Волновая энергетическая установка для преобразования кинетической энергии морских волн в электрическую энергию.
● Ветровая энергетическая установка — для преобразования кинетической энергии ветра в электрическую энергию.
● На стадии разработки поточная (бесплотинная) энергетическая установка.
● Запланирована разработка новых двигателей внутреннего сгорания и электро двигателей.
Эти установки, по своим техническим характеристикам, будут конкурентоспособны на мировом рынке. Для примера, мною произведены предварительные расчеты по исходным параметрам минимально — возможных условий работы установок. Полученные результаты расчетов показывают, что, на сегодняшний день, в мире не существует аналогичных установок, способных достигать таких же мощностей при тех же условиях. Более подробная информация по новым разработкам из соображения конфиденциальности, полностью не раскрывается. Так например:
1. Волновая энергетическая установка.
Рис-5 «а». Волновая энергоустановка компании «Pelamis Wave Power»
Лучшая в мире волновая энергетическая установка фирмы «Pelamis Wave Power» (Рис-5 «а»), (http://www.pelamiswave.com/ из Англии, производит, тремя модулями вместе, 750 кВт (по 250 кВт каждый модуль) электроэнергии, при высоте морских волн = 6 м. При высоте волн менее 6 м, работа установки нерентабельна, чем ограничивается регион их применения. Общий вес установки = 650 т, при общей длине = 180 м. Почти все волновые установки в мире, доведенные до уровня опытного образца, используют только вертикальную составляющую кинетической энергии морской волны.
Предлагаемая волновая установка (Рис-5 «б»), благодаря возможности использования «Преобразователя — усилителя мощности» может использовать, вертикальную и горизонтальную составляющие кинетической энергии волны, как по отдельности, так и совмещено в одной конструкции.
Рис-5 «б». Иллюстрация метода преобразования энергии волн
Благодаря этому:
● Новая энергетическая установка способна, работой только одного модуля, достичь мощности 1 000 кВт (1 Мегаватт) при высоте волны = 2-3 м;
● При высоте волны = 6 м установка может достичь мощности 4 Мегаватта;
● Установка способна рентабельно работать при высоте волн = 1м, чем значительно расширяется регион её применения;
● Установка может быть смонтирована, как на прибрежной или буровой платформе, так и на палубе заякоренной баржи;
● Количество модулей, способных одновременно работать на одной платформе (или барже) зависит от размеров платформы (или баржи), т.е не ограничено;
2. Ветровая энергетическая установка.
Рис-6 «а». Ветровые энергоустановки мощностью более 1МВт
Каждая достаточно известная в мире ветровая энергетическая установка с мощностью 1 000 кВт (1 Мегаватт) и более (Рис-6 «а»), имеет высоту мачты от 80 до 120 метров при котором диаметры лопастей достигают до 90м, способна достигать такой мощности при скорости ветра, примерно, от 10 до 14 м/сек.
Предлагаемая ветровая установка (Рис-6 «б»), благодаря возможности использования «Преобразователя — усилителя мощности» не нуждается в ветровых колёсах и работает по принципу паруса — флюгера. Парус, как общеизвестно, имеет наиболее высокий КПД по преобразованию энергии ветра.
Рис-6 «б». Иллюстрация метода преобразования энергии ветра
Благодаря этому:
● Такая ветровая установка при мощности, примерно, 1 000 кВт (1 Мегаватт) имеет высоту до 30 м и способна достигать этой мощности, при скорости ветра, примерно = 5 — 7 м/сек.;
● При скорости ветра = 10 м/сек и более, установка способна достичь мощности, примерно = 3 000 — 4 000 кВт (3 — 4 Мегаватта);
● Установка может быть спроектирована любой требуемой мощности, а также для установки в подвешенном состоянии к аэростату, для электрообеспечения специального оборудования, устанавливаемого на аэростате или передачи электроэнергии по кабелю, для электроснабжения наземных объектов, удалённых от центральных электросетей или для пополнения наземных электросетей;
Автор: Максуталиев Н.К.
