Инерционный генератор

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах. Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств, установленных на движущихся объектах. Поставленная задача возникает при разработке и создании автономных приемо-передающих устройств, спутниковых трекеров и пр. Устройство состоит из сообщающихся сосудов с жидкостью 1, поплавков 2_i, i=1, …, 2, соединителей 3_i, i=1, …, 2, преобразователей механической энергии в электрическую 4_i, i=1, …, 2. 1 ил.

 

Изобретение относится к области производства электрической энергии и может быть использовано в устройствах с автономным питанием, размещаемых на движущихся объектах.

Известны различные индукционные генераторы [Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. 4.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. Л.: «Энергия», 1972. - 543 с.; 4.2. Машины переменного тока. Л.: «Энергия», 1973. - 648 с.], состоящие из постоянного магнита и электрического контура, с выхода которого снимается электрическая энергия.

Недостатком таких устройств являются сложность и необходимость затрат механической энергии на перемещение магнита с целью создания изменяющегося магнитного поля и выработки электрической энергии.

Известна наплавная приливно-отливная электростанция [Патент №2441172, Россия, 2012. Устройство, использующее энергию морских волн / Леон Мате, Стольберг Мангус, Савин Андрей]. Наплавная приливно-отливная электростанция содержит наплавные вертикальные цилиндрические оболочки (1), генераторы, водозаборные и отводные трубы (20), систему тросов (8) и якорей (9). Оболочки (1) установлены с зазором между смежными оболочками по продольной линии, перпендикулярной к направлению прилива (4). В средней части наплавных оболочек (1) с обеих сторон крепятся тросы (8), соединенные с якорями (9). В наплавной вертикальной цилиндрической оболочке (1) концентрически размещены водоприемная (10) и сухая (11) камеры. Водоприемная камера (10) разделена перегородкой (12) на секции. В каждой секции размещены выходные патрубки (13), перфорированный распределитель потока (14), центральный перфорированный стояк (16), входной патрубок (19) отводной трубы (20). Недостатком устройства является невозможность его непосредственного использования на транспортных средствах без дополнительных изменений, в частности, отсутствует возможность стационарного крепления системы тросов и якорей. При размещении устройства на автомобильном и железнодорожном транспорте отсутствует возможность соприкосновения с внешней жидкостью, движение которой используется в данной конструкции.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является устройство, использующее энергию морских волн, содержащее плавучее тело, соединенное посредством гибкого соединительного средства с преобразователем, совершающим возвратно-поступательное перемещение в линейном генераторе, плавучее тело приспособлено для плавания на море, а статор генератора приспособлен для постановки на якорь на морском дне, направляющее устройство установлено на входе соединительного средства в кожух генератора и содержит пустотелый корпус, имеющий нижнее и верхнее отверстия [Патент №2478828, Россия, 2012. Устройство, использующее энергию морских волн / Леон Мате, Стольберг Мангус, Савин Андрей]. Недостатком данного устройства является невозможность его непосредственного использования на транспортных средствах без дополнительных изменений, в частности статор генератора не может быть установлен на якорь, также отсутствует возможность соприкосновения с внешней жидкостью, движение которой используется в данном устройстве.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи упрощения и повышения эффективности производства электрической энергии для маломощных автономных устройств, установленных на движущихся объектах.

Поставленная задача возникает при разработке и создании автономных приемо-передающих устройств, спутниковых трекеров и пр.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройство, расположенное на движущемся объекте, введены сообщающиеся сосуды с жидкостью, два соединителя, два преобразователя механической энергии в электрическую, два поплавка, расположенных в левом и правом сообщающихся сосудах, над которыми расположены соединенные с поплавками через соединители преобразователи механической энергии, выходы которых объединены и подключены к выходу устройства.

Функциональная схема устройства представлена на фиг. 1, где для наглядности изложения введена система координат OXY, связанная с устройством.

Устройство состоит из сообщающихся сосудов с жидкостью 1, поплавков 2_i, i=1,…, 2, соединителей 3_i, i=1,…, 2, преобразователей механической энергии в электрическую 4_i, i=1,…, 2.

Поплавки 2_i, i=1,…, 2 расположены в левом и правом сообщающихся сосудах на поверхности жидкости. Преобразователи механической энергии в электрическую 4_i, i=1,…, 2 расположены над сообщающимися сосудами и соединены с поплавками через соединители 3_i, i=1,…, 2. Преобразователь механической энергии в электрическую 4_i, i=1,…, 2 может быть выполнен, например, в виде магнита, жестко связанного с соединителем и свободно перемещающегося внутри индукционной катушки.

В исходном положении (при отсутствии ускорения) жидкость в сообщающихся сосудах равномерно распределена по двум сосудам. Движение жидкости и перемещение поплавков, а соответственно и выработка электрической энергии, отсутствуют.

Устройство располагается на движущемся объекте и жестко связано с ним таким образом, что ось ОХ устройства совпадает с направлением движения объекта.

Устройство работает следующим образом.

При наличии ускорения движущегося объекта в отрицательном направлении оси ОХ жидкость в сообщающихся сосудах 1 под действием силы инерции F_и1 (F_и = -mW, где m - масса жидкости, W - проекция кажущегося ускорения на ось ОХ) начинает перемещаться из левого сосуда в правый. В результате уровень жидкости в правом сосуде начинает повышаться (в левом - понижаться). Поплавок 2₂ под действием архимедовой силы (F_a=ρgV, где ρ - плотность жидкости, g - постоянный коэффициент, V - объем жидкости) перемещается вверх (поплавок 2₁ - вниз) и через соединитель 3₂ приводит в действие преобразователь механической энергии в электрическую 4₂ (одновременно поплавок 2₁ через соединитель 3₁ приводит в действие преобразователь механической энергии в электрическую 4₁): в устройстве происходит выработка электрической энергии. Изменение уровней жидкости, перемещение поплавков 2₁, 2₂ и выработка электрической энергии продолжаются до достижения максимального значения уровня жидкости в правом сосуде. Затем поплавки 2₁, 2₂ останавливаются и выработка электрической энергии прекращается.

При уменьшении кажущегося ускорения жидкость под действием силы тяжести F_T2 из правого сосуда начинает перемещаться в левый сосуд. В результате уровень жидкости в правом сосуде начинает уменьшаться (в левом - увеличиваться). Поплавок 2₂ под действием силы тяжести начинает опускаться и через соединитель 3₂ воздействует на преобразователь механической энергии в электрическую 4₂ (одновременно поднимающийся поплавок 2₁ через соединитель 3₁ приводит в действие преобразователь механической энергии в электрическую 4₁): в устройстве вновь происходит выработка электрической энергии. При равенстве уровней жидкости в сообщающихся сосудах 1 поплавки 2₁, 2₂ останавливаются и выработка электрической энергии прекращается.

При наличии ускорения объекта в положительном направлении оси ОХ выработка электрической энергии происходит аналогично вышеизложенному.

Таким образом, при ускорении или замедлении объекта на выходе устройства будет возникать напряжение, которое можно использовать для автономного питания маломощных электрических устройств.

Простота данного инерционного генератора и его автономность делают его весьма перспективным при использовании в автономных устройствах обработки информации или приемо-передающих устройствах.

Инерционный генератор, содержащий преобразователь механической энергии в электрическую, отличающийся тем, что в него введены сообщающиеся сосуды с жидкостью, два соединителя, второй преобразователь механической энергии в электрическую, два поплавка, расположенных в левом и правом сообщающихся сосудах, над которыми расположены соединенные с поплавками через соединители преобразователи механической энергии, выходы которых объединены и подключены к выходу устройства.