СИСТЕМА И СПОСОБ НАКОПЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ
SYSTEM AND METHOD FOR ENERGY ACCUMULATION

ВКЛЮЧЕНИЕ ВСЕХ ПРИОРИТЕТНЫХ ЗАЯВОК ПУТЕМ ОТСЫЛКИ
[0001] Все иностранные или национальные заявки, по которым испрашивается приоритет настоящей заявки и которые указаны в листе библиографических данных заявки, поданном вместе с настоящей заявкой, включены в настоящую заявку посредством отсылки в соответствии с пунктом 37 CFR 1.57 и должны считаться частью настоящего описания.
Уровень техники
Область техники
[0002] Изобретение относится к системам накопления энергии в целом и, в частности, к системам накопления энергии, которые накапливают и высвобождают энергию путем штабелирования блоков.
Описание предшествующего уровня техники
[0003] Генерация электроэнергии из возобновляемых источников энергии (например, солнечной энергии, энергии ветра, гидроэлектроэнергии, биомассы и тому подобное) продолжает расти. Однако многие из этих возобновляемых источников энергии (например, солнечная энергия, энергия ветра) являются непостоянными и непредсказуемыми, что ограничивает количество электроэнергии, которая может быть поставлена в энергосистему из таких непостоянных возобновляемых источников энергии.
Краткое описание изобретения
[0004] Соответственно, существует потребность в улучшенной системе накопления электричества, генерируемого из возобновляемых источников энергии, для его предсказуемой поставки в энергосистему.
[0005] В соответствии с одним из аспектов изобретения раскрывается система накопления энергии. Приведенная в качестве примера система накопления энергии включает кран и множество блоков, в которой кран выполнен с возможностью перемещения одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте с целью накопления энергии (например, с помощью потенциальной энергии блока на более высокой отметке по высоте), а также с возможностью перемещения одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте с целью генерации электричества (например, за счет кинетической энергии блока при его перемещении на более низкую отметку по высоте).
[0006] В соответствии с другим признаком изобретения раскрыта гравитационная система накопления и генерации энергии. Приведенная в качестве примера гравитационная система накопления и генерации энергии включает кран с одной или несколькими стрелами (например, множеством стрел), выполненный с возможностью накапливать энергию путем перемещения одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте, а также с возможностью генерировать электричество путем перемещения одного или больше блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации.
[0007] В соответствии с другим аспектом изобретения, система накопления энергии может, в одном из примеров, накапливать солнечную энергию для генерации электроэнергии во внепиковое время. Система накопления энергии выполнена с возможностью штабелирования (укладки в штабели) множества блоков с целью накопления солнечной энергии в виде потенциальной энергии, заключенной в таких блоках, которые укладываются в штабели в дневное время, при избыточных объемах генерируемой солнечной электроэнергии. Затем система накопления энергии может осуществлять разборку штабеля блоков в ночное время, приводя рабочее состояние генератор с целью генерации электроэнергии с ее последующей поставкой в энергосистему.
[0008] В соответствии с другим аспектом изобретения раскрыт способ накопления и генерации электроэнергии. Способ включает приведение в действие крана с целью укладки в штабели множества блоков путем перемещения одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для накопления в блоках энергии, при котором каждый из блоков накапливает количество энергии, соответствующее количеству потенциальной энергии такого блока. Способ также включает приведение в действие крана с целью разборки штабеля путем перемещения одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации, вследствие чего осуществляется генерация электроэнергии в объеме, соответствующем объему кинетической энергии указанного выше одного или нескольких блоков при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
[0009] В соответствии с другим аспектом изобретения раскрывается система накопления энергии. Система включает множество блоков и кран, включающий раму, электродвигатель-генератор, одну или несколько грузовых тележек подвижно соединенных с рамой, и трос, подвижно соединенный с одной или несколькими тележками и функционально связанный с электродвигателем-генератором. Трос выполнен с возможностью функционального соединения с одним или несколькими блоками из множества блоков. Кран выполнен с возможностью укладки одного или множества блоков штабелем друг на друга, путем перемещения указанных блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для накопления в указанных блоках определенного объема электроэнергии, соответствующего количеству потенциальной энергии этих блоков. Кроме того, кран выполнен с возможностью разборки штабеля, состоящего из одного или нескольких блоков из множества блоков, путем перемещения указанных блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации с целью генерации объема электроэнергии, соответствующего объему кинетической энергии указанного одного или более блоков, возникающей при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
[0010] В соответствии с другим аспектом изобретения раскрывается блок, предназначенный для использования в системе накопления и генерации энергии. Блок включает состоящий из бетона корпус, имеющий прямоугольную форму, и размер которого по длине превышает размер по ширине, а размер по ширине превышает размер по глубине, плоскую грань, соединяющую сопряженные стороны корпуса, и одну или несколько выемок на нижней поверхности корпуса. Блок также включает металлическую пластину, прикрепленную к одному или нескольким упомянутым выше углублениям, предназначенную для предотвращения износа блока во время его перемещения.
[0011] В соответствии с другим аспектом изобретения раскрыто захватное устройство, предназначенное для использования при подъеме и опускании блоков в системе накопления и генерации энергии. Захватное устройство включает корпус, включающий поперечный элемент, соединяемый с тросом, приводимым в действие при помощи крана, пару захватов, отходящих дистально от корпуса поперечного элемента, и один или несколько рычагов, расположенных в периферийной части каждого захвата из указанной пары захватов. Один или несколько рычагов могут переведены в два положения: убранное положение, позволяющее опускать захватное устройство ниже нижнего конца блока, и взведенное положение, позволяющее одному или нескольким рычагам входить в зацепление с нижним концом блока и тем самым входить в зацепление с блоком.
[0012] В соответствии с другим аспектом изобретения раскрывается способ управления работой захватного устройства с целью подъема и опускания блоков в системе накопления и генерации энергии. Способ включает опускание захватного устройства относительно блока, введение пары захватов захватного устройства через пару каналов в блоке до тех пор, пока периферийный конец пары захватов не выступит из пары каналов, перевод одного или нескольких рычагов, подвижно соединенных с парой захватов, из убранного положения во взведенное положение и введение в зацепление углубленной периферийной поверхности пары каналов с одним или несколькими рычагами, находящимися во взведенном положении, с целью обеспечения возможности подъема блока при помощи захватного устройства.
Краткое описание чертежей
[0013] На фиг. 1-3 приведены схематические виды приведенной в качестве примера системы накопления энергии.
[0014] На фиг. 4 приведена схематическая диаграмма выходной мощности системы накопления энергии в единицу времени.
[0015] На фиг. 5 представлен частичный вид в перспективе системы накопления энергии, имеющей форму круглой башни.
[0016] На фиг. 6А приведен вид в перспективе системы накопления энергии, имеющей форму круглой башни со множеством стрел, в одной рабочей конфигурации.
[0017] На фиг. 6В приведен вид в поперечном разрезе круглой башни, изображенной на фиг. 6А.
[0018] На фиг. 6С приведен вид в перспективе системы накопления энергии, изображенной на фиг. 6А, в другой рабочей конфигурации.
[0019] На фиг. 6D приведен вид в поперечном разрезе круглой башни, изображенной на фиг. 6С.
[0020] На фиг. 6Е приведен частичный вид в перспективе системы накопления энергии, изображенной на фиг. 6С.
[0021] На фиг. 7А приведен вид в перспективе системы накопления энергии, имеющей форму квадратной башни, с мостовым краном, в одной рабочей конфигурации.
[0022] На фиг. 7В приведен вид в поперечном разрезе квадратной башни, изображенной на фиг. 7А.
[0023] На фиг. 7С приведен вид в перспективе системы накопления энергии, изображенной на фиг. 7А, в другой рабочей конфигурации.
[0024] На фиг. 7D приведен вид в поперечном разрезе квадратной башни, изображенной на фиг. 7C.
[0025] На фиг. 8А-8Н приведены схематические виды сверху систем накопления энергии с мостовым краном.
[0026] На фиг. 9 приведен схематический вид сбоку части системы накопления энергии с подвесным мостовым краном.
[0027] На фиг. 10А приведен схематический вид первого ряда блоков в системе накопления энергии.
[0028] На фиг. 10В приведен схематический вид второго ряда блоков, расположенных над первым рядом блоков в системе накопления энергии.
[0029] На фиг. 10С приведен схематический вид первого и второго рядов блоков, изображенных на фиг. 10А-10В накладываются друг на друга.
[0030] На фиг. 11А приведен схематический вид в перспективе сверху пары блоков, расположенных рядом друг с другом.
[0031] На фиг. 11В приведен схематический вид в перспективе снизу пары блоков, изображенных на фиг. 11А.
[0032] На фиг. 12А приведен схематический вид в перспективе сверху трех блоков, один из которых уложен поверх двух других.
[0033] На фиг. 12В приведен схематический вид сверху блоков, изображенных на фиг. 12А.
[0034] На фиг. 13А приведен вид в поперечном разрезе блока, изображенного на фиг. 12А.
[0035] На фиг. 13В приведен еще один вид в поперечном разрезе блока, изображенного на фиг. 12А.
[0036] На фиг. 13С приведен увеличенный вид в поперечном разрезе части блока, изображенного на фиг. 13А.
[0037] На фиг. 14А приведен вид в перспективе снизу захватного устройства.
[0038] На фиг. 14В приведен вид в перспективе сверху захватного устройства, изображенного на фиг. 14А.
[0039] На фиг. 14С приведен вид в поперечном разрезе части захватного устройства, вводимого сквозь блок с рычагом (рычагами) в убранном положении.
[0040] На фиг. 14D приведен вид в поперечном разрезе части захватного устройства, выступающего из блока с рычагом (рычагами) в убранном положении.
[0041] На фиг. 14E приведен вид в поперечном разрезе части захватного устройства с рычагом (рычагами) во взведенном положении.
[0042] На фиг. 14F приведен вид в поперечном разрезе части захватного устройства с рычагом (рычагами) во возведенном положении и находящимся (находящимися) в зацеплении с блоком.
[0043] На фиг. 14G приведен вид в перспективе сверху захватного устройства, проходящего сквозь блок.
[0044] На фиг. 14Н приведен вид в перспективе снизу захватного устройства, проходящего сквозь блок, с рычагом (рычагами) во взведенном положении и находящимся (находящимися) в зацеплении с блоком.
[0045] На фиг. 14I приведена блок-схема системы управления захватным устройством.
[0046] На фиг. 14J приведена блок-схема другого варианта системы управления захватным устройством.
[0047] На фиг. 14К приведена блок-схема другого варианта системы управления захватным устройством.
[0048] На фиг. 14L приведен вид в поперечном разрезе захватного устройства, присоединенного к шкив-блоку.
[0049] На фиг. 15 приведена блок-схема способа работы захватного устройства.
[0050] На фиг. 16 приведена блок-схема способа работы системы накопления энергии.
[0051] На фиг. 17 приведена блок-схема силового интерфейса между системой накопления энергии и энергосистемой.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
КОНСТРУКЦИЯ КРАНА
[0052] На фиг. 1-3 приведен пример системы накопления энергии 100 (далее также “система”), выполненной с возможностью преобразования электрической энергии или электричества в потенциальную энергию для ее накопления, а также с возможностью преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, например, для ее подачи в энергосистему.
[0053] Система 100 включает кран 101 с башней 102 и одну или несколько стрел 104. В одном из примеров, одна или несколько стрел 104 проходят поперечно (например, перпендикулярно) по отношению к башне 102. Одна или несколько стрел 104 простираются радиально наружу по отношению к башне 102. Опционально стрелы 104 могут вращаться в периметре башни 102. На фиг. 1-3 приведен кран 101, имеющий две расположенных на противоположных сторонах башни 102 стрелы 104, которые уравновешивают друг друга. В одном из примеров, кран 101 опционально симметричен башне 102 по оси Z. Несмотря на то, что на фиг. 1-3 изображен кран 101 с двумя стрелами 104, как это описано далее, другой пример системы накопления энергии 100 может иметь множество пар стрел 104, где каждая пара стрел 104 находится на противоположных сторонах башни 102 для уравновешивания друг друга.
[0054] Несмотря на то, что на фиг. 1-3 приведена только часть второй стрелы 104 (изображенной слева от башни 102), для специалиста в данной области техники будет понятно, что, в одном из примеров, вторая стрела 104 является зеркальным отражением первой стрелы 104 (например, изображенной справа от башни 102). Опционально, башня 102 и/или стрелы 104 могут иметь ферменную раму. Кран 101 опционально включает поддерживающий трос 110, соединяющий части 105 (например, периферийные или концевые части) стрелы (стрел) 104 и опционально прикрепленный к башне 102.
[0055] Кран 101 опционально включает электродвигатель-генератор 120. В одном из примеров, как изображено на фиг. 1-3, электродвигатель-генератор 120 соединен с одной или обеими башнями 102 и стрелой (стрелами) 104. В других примерах электродвигатель-генератор 120 может быть расположен в других подходящих местах относительно башни 102 и/или стрелы (стрел) 104. В одном из примеров, электродвигатель-генератор 120 представляет из себя моноблок, способный работать как в качестве электродвигателя, так и в качестве генератора. В другом примере электродвигатель-генератор 120 имеет отдельный блок электромотора и отдельный блок электрогенератора (например, отдельный блок электромотора, установленный рядом с блоком генератора или в другом месте).
[0056] Кран 101 может иметь грузовую тележку 106, подвижно соединенную со стрелой (стрелами) 104. В одном из примеров, приведенном на фиг. 1-3, кран 101 имеет две грузовые тележки 106, каждая из которых подвижно соединена с одной из двух стрел 104. Трос 108 (например, один или несколько тросов) подвижно соединен с каждой грузовой тележкой 106 таким образом, что трос 108 может быть убран или вытянут (например, растравлен) относительно грузовой тележки 106 ориентировочно в вертикальном направлении (например, ориентировочно в направлении, перпендикулярном стреле (стрелам) 104). Трос 108 функционально соединяется с блоком 150 (например, при помощи захватного устройства 500, как это описано ниже), позволяя поднимать и опускать блок 150. В одном из примеров, каждая пара стрел 104 поднимает (например, вертикально поднимает) или опускает (например, вертикально опускает) блоки 150 одновременно, чтобы уравновесить их. Хотя на чертежах изображен один трос 108, специалисту в данной области техники будет понятно, что пара тросов 108 может быть одним концом соединена с грузовой тележкой 106 и противоположным концом со шкив-блоком, через который они функционально соединяются с блоком 150 (например, при помощи описанного ниже захватного устройства 500).
[0057] Как изображено на фиг. 1-3 система накопления энергии 100 имеет множество блоков 150. В одном из примеров, приведенном на фиг. 1, каждый из множества блоков 150 имеет одинаковые размер и форму. В другом примере, приведенном на фиг. 2-3, система накопления энергии имеет множество блоков 150’, из которых один или несколько блоков 150' различаются по размеру. Различные по размеру блоки 150' могут быть использованы в примере системы 100, в которой блоки 150’ подлежат перемещению вдоль стрелы (стрел) на более отдаленное от башни 102 расстояние, чтобы не превысить максимальную грузоподъемность крана 101 и предотвратить повреждение крана 101. Более подробная информация о блоках 150, 150’ приведена ниже.
Конструкция Башенного Крана
[0058] НА фиг. 5-6Е приведен пример системы накопления энергии 100А (далее также “система”), выполненной с возможностью преобразования электрической энергии или электричества в потенциальную энергию для ее накопления, а также с возможностью преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, например, для ее подачи в энергосистему. Некоторые особенности системы накопления энергии 100А аналогичны особенностям системы накопления энергии 100, приведенной на фиг. 1-3. Таким образом подразумевается, что структура и описание различных особенностей системы накопления энергии 100, приведенной на фиг. 1-3, также относятся к соответствующим особенностям системы накопления энергии 100А, приведенной на фиг. 5-6E, за исключением описанных ниже особенностей.
[0059] Система накопления энергии 100А отличается от системы накопления энергии 100 тем, что кран 101 имеет несколько пар стрел 104, соединенных с башней 102. Например, на фиг. 6A-6E изображено три пары стрел 104A-104B, 104C-104D, 104E-104F, соединенных с башней 102 крана 101 (например, перекрещивающихся с ней). Опционально, концы каждой пары стрел 104 расходятся в противоположные стороны башни 102, обеспечивая, в качестве преимущества, противовес друг другу. Кроме того, несколько (например, три) пар стрел 104 ориентированы в различных угловых ориентациях и, следовательно, формируют полярную систему координат, в которой осуществляется перемещение блоков 150. Грузовая тележка 106 подвижно соединена с каждой стрелой 104 и на ней подвижно подвешен один или несколько тросов 108, которые соединены с захватным устройством 500 (описано ниже). Захватное устройство 500 избирательно приводится в действие для соединения с блоком 150 для подъема (например, вертикального подъема) блока 150 из первого (начального) положения, перемещения блока 150 (в другое положение полярной координаты) и опускания (например, вертикально вниз) блока 150 во второе (конечное) положение. В другом примере кран 101 может иметь больше пар стрел 104 (например, четыре пары, пять пар и тому подобное) или меньше пар стрел 104 (например, две пары). Несмотря на то, что на чертежах изображен один трос 108, прикрепленный к каждой грузовой тележке 106 на каждой стреле 104, специалисту в данной области техники будет понятно, что пара тросов 108 может быть соединена с грузовой тележкой 106 на одном конце и со шкив-блоком на противоположном конце, через который они могут функционально соединяться с блоком 150 (например, при помощи захватного устройства 500, описанного ниже).
[0060] В одном из примеров, каждая пара стрел 104 поднимает или опускает блоки 150 одновременно, чтобы уравновесить их. В одном из примеров, в то время как одна пара стрел 104 опускает (например, одновременно опускает) блоки 150 (например, с целью генерации электроэнергии), другая пара стрел 104 поднимает (например, одновременно поднимает) пару захватных устройств 500 (описаны ниже) без присоединенных к ним блоков 150, для репозиционирования захватных устройств 500 с целью их присоединения к другой паре блоков 150 и подъема другой пары блоков 150. Преимущество такого устройства заключается в том, что в этом случае обеспечивается постоянная генерация электроэнергии (например, без прерываний) вследствие опускания блоков 150, поскольку одна или несколько пар из множества пар стрел 104 всегда опускают блоки 150 с целью генерации электроэнергии.
[0061] Штабель блоков 150 формирует башню 900 (например, имеющую в целом цилиндрическую форму). В одном из примеров, башня 900 может иметь от 40 до 60 уровней или рядов блоков 150. Башня 900 включает множество блоков 150, опционально расположенных таким образом, что ори формируют ветрозащитную конструкцию 910. В одном из примеров, ветрозащитная конструкция 910 может иметь в целом цилиндрическую форму. Второе множество блоков 150 опционально укладываются в штабели, формируя поперечные элементы 920, усиливающие (например, поддерживающие) ветрозащитную конструкцию 910. Опционально, могут быть устроены поперечные элементы 920, сориентированные радиально в пространстве между башней 102 (например, от центра башни 900) и ветрозащитной конструкцией 910. На фиг. 5 приведены три из четырех поперечных элемента 920 (четвертый удален из изображения, чтобы можно было видеть внутреннюю структуру башни 900). В одном из примеров, поперечные элементы обычно являются плоскими и формируют четыре квадранта.
[0062] Третье множество блоков 150 формирует блок накопления энергии 930, который может быть уложен в штабель или разложен в пределах пространства, заданного (например, ограниченного) ветрозащитной конструкцией 910, для накопления электрической энергии или электричества в виде потенциальной энергии и преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, как это описано выше. Преимущество заключается в том, что ветрозащитная конструкция 910 препятствует (например, предотвращает) воздействию сил ветра на третье множество блоков 150 при их подъеме или опускании для накопления потенциальной энергии или генерации электроэнергии, тем самым повышая эффективность генерации электроэнергии системой накопления энергии 100А.
[0063] В одном из примеров, третье множество блоков 150 блока накопления энергии 930, укладываются в штабель и раскладываются в пределах каждого квадранта, сформированного ветрозащитной конструкцией 910 и поперечными элементами 920. В таком примере (см. фиг. 5) блоки 150, формирующие ветрозащитную конструкцию 910 и поперечные элементы 920, не перемещаются. Опционально, с целью увеличения жесткости ветрозащитной конструкции 910, в каналы (например, каналы 157, см. фиг. 13А) блоков 150, формирующих ветрозащитную конструкцию 910, может быть вставлена арматура; опционально, с целью обеспечения монолитности ветрозащитной конструкции 910, каналы (например, каналы 157, см. фиг. 13А) блоков 150, формирующих ветрозащитную конструкцию 910, могут быть дополнительно или альтернативно заполнены бетоном.
[0064] В другом примере (см., например, фиг. 6А-6Е) блоки 150 первого множества блоков, формирующего ветрозащитную конструкцию 910, и/или блоки 150 второго множества блоков, формирующего поперечные элементы 920, также могут быть подняты или опущены с целью накопления потенциальной энергии или генерации электроэнергии. На фиг. 6А-6В изображена башня 900 в полностью сложенном виде (например, заряженная полностью или с приблизительно максимальным уровнем накопления потенциальной энергии). На фиг. 6С-6Е изображена башня 900 в разряженном состоянии (например, при приблизительно полностью разряженном состоянии с более низким, например минимальным, уровнем накопления потенциальной энергии).
[0065] Как описано ниже, в одном из примеров, каждый из блоков 150 имеет длину L, которая приблизительно вдвое превышает ширину W блоков 150. Следовательно, блоки 150 могут быть уложены в штабель с ориентацией восток - запад или север - юг, например с использованием чередующихся схем укладки (например, каждый уровень или ряд составляющих башню 900 блоков может иметь схему укладки, отличную от схемы укладки сопряженных уровней или рядов). - Соответственно, преимущество заключается в том, что блоки 150 могут быть перевязаны, как это описано ниже, для повышения структурной целостности и устойчивости сложенных в штабель блоков 150 (например, устойчивости башни 900).
Конструкция мостового крана
[0066] НА фиг. 7А-7D приведен пример системы накопления энергии 100G (далее также “система”), выполненной с возможностью преобразования электрической энергии или электричества в потенциальную энергию для ее накопления, а также с возможностью преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, например, для ее подачи в энергосистему. Некоторые особенности системы накопления энергии 100G аналогичны особенностям системы накопления энергии 100, приведенной на фиг. 1-3, и системы 100А, приведенной на фиг. 5-6Е. Таким образом, используются одни и те же числовые идентификаторы, за исключением того, что к числовым идентификаторам системы накопления энергии 100G добавляется буква “G”, а также подразумевается, что структура и описание различных особенностей системы накопления энергии 100, приведенной на фиг. 1-3, и системы накопления энергии 100А, приведенной на фиг 5-6Е, также относятся к соответствующим особенностям системы накопления энергии 100G, приведенной на фиг. 7A-7D, за исключением описанных ниже особенностей.
[0067] Система накопления энергии 100G отличается от системы накопления энергии 100 и системы накопления энергии 100G тем, что кран 101G опирается на пару рельсовых направляющих 902G. В одном из примеров, кран 101G формирует мост 104G с одним или несколькими комплектами колес 103G на противоположных концах моста 104G. В одном из примеров, колесо (колеса) 103G может двигаться вдоль рельсовых направляющих 902G, тем самым обеспечивая возможность перемещения, репозиционирования или подобного передвижения моста 104G крана 101G по всей длине рельсовых направляющих 902G (например, в первом направлении). Кран 101G может также включать одну или несколько грузовых тележек 106G, соединенных с мостом 104G. В одном из примеров, грузовая тележка (грузовые тележки) 106G подвижно соединена (соединены) с мостом 104G, позволяя грузовой тележке (грузовым тележкам) 106G передвигаться или иным образом перемещаться по всей длине моста 104G (например, во втором направлении, перпендикулярном первому направлению). Один или несколько тросов 108G подвижно соединены с грузовой тележкой (грузовыми тележками) 106G. Например, трос (тросы) 108G соединен (соединены) с лебедкой грузовой тележки (грузовых тележек) 106G, выполненной с возможностью втягивания (например, наматывания) или вытягивания (например, растравливания) троса (тросов) 108G относительно грузовой тележки (грузовых тележек) 106G (например, относительно лебедки грузовой тележки (грузовых тележках) 106G). Один или несколько тросов 108G могут быть соединены с захватным устройством 500 (описанным ниже), которое может быть избирательно приведено в действия для зацепления с блоком 150. Хотя на чертежах изображен один трос 108G, присоединенный к каждой из грузовых тележек 106G, установленных на мосту 104G, специалисту в данной области техники будет понятно, что пара тросов 108 может быть одним концом соединена с грузовой тележкой 106G и противоположным концом со шкив-блоком, через который они функционально соединяются с блоком 150 (например, при помощи описанного ниже захватного устройства 500).
[0068] Преимущество заключается в том, что кран 101G формирует прямоугольную систему координат, в которой осуществляется перемещение блоков 150 (например, рельсовые направляющие 902G, формирующие первую ось или направление, и мост 104G, формирующий вторую ось или направление, перпендикулярные первой оси или направлению). В одном из примеров, перемещение одного или обоих мостов 104G вдоль рельсовой направляющей (направляющих) 902G и грузовой тележки (грузовых тележек) 106G вдоль моста 104G позволяет крану 101G позиционировать один или несколько блоков 150 в различных позициях прямоугольной системы координат. В одном из примеров, захватное устройство 500 выполнено с возможностью поднимать (например, вертикально поднимать) блок 150 из первой (начальной) позиции (например, первой позиции прямоугольной системы координат), перемещать блок 150 (во вторую позицию прямоугольной системы координат, отличную от первой позиции прямоугольной системы координат) и опускать (например, вертикально опускать) блок 150 во второе (конечное) положение.
[0069] Штабель блоков 150 формирует башню 900G (например, имеющую в целом квадратную форму в поперечном разрезе, если смотреть сверху). В одном из примеров, башня 900G может иметь от 40 до 60 уровней или рядов блоков 150. Башня 900G включает множество блоков 150, расположенных таким образом, что они формирую ветрозащитную конструкцию 910G. В одном из примеров, рельсовая направляющая (направляющие) 902G может (могут) быть установлена (установлены) на верхнем ряду ветрозащитной конструкции 910G (например, пара рельсовых направляющих 902G может быть соединена, установлена или иным образом прикреплена к верхней поверхности 151A блоков 150, формирующих верхний ряд ветрозащитной конструкции 910G).
[0070] В одном из примеров, ветрозащитная конструкция 910G имеет в целом квадратную или прямоугольную форму (например, внешняя поверхность имеет, в целом, квадратную форму в поперечном разрезе если смотреть сверху). Третье множество блоков 150 формирует блок накопления энергии 930G, который может быть уложен в штабель или разложен в пределах пространства, заданного (например, ограниченного) ветрозащитной конструкцией 910G, для накопления электрической энергии или электричества в виде потенциальной энергии и преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, как это описано выше. Преимущество заключается в том, что ветрозащитная конструкция 910 препятствует воздействию сил ветра на второе множество блоков 150 при их подъеме или опускании для накопления потенциальной энергии или генерации электроэнергии, тем самым повышая эффективность генерации электроэнергии системой накопления энергии 100G. В одном из примеров, с целью увеличения жесткости ветрозащитной конструкции 910G (например, для обеспечения монолитности ветрозащитной конструкции 910G) в каналы (например, каналы 157, см. фиг. 13А) блоков 150, формирующих ветрозащитную конструкцию 910G, могут быть опционально вставлены стержни из арматуры или бетона.
[0071] На фиг. 7А-7В изображена башня 900 в полностью сложенном виде (например, заряженная полностью или с приблизительно максимальным уровнем накопления потенциальной энергии). На фиг. 7C-7D изображена башня 900 в виде с низким уровнем накопления потенциальной энергии (например, в виде, приблизительно соответствующем полному отсутствию потенциальной энергии, с более низким, например, минимальным уровнем накопления потенциальной энергии).
[0072] Как описано ниже, в одном из примеров, каждый из блоков 150 имеет длину L, которая приблизительно вдвое превышает ширину W блоков 150. Следовательно, блоки 150 могут быть уложены в штабель с ориентацией восток - запад или север - юг, например с использованием чередующихся схем укладки (например, каждый уровень или ряд составляющих башню 900 блоков может иметь схему укладки, отличную от схемы укладки сопряженных уровней или рядов). - Соответственно, преимущество заключается в том, что блоки 150 могут быть перевязаны, как это описано ниже, для повышения структурной целостности и устойчивости сложенных в штабель блоков 150 (например, устойчивости башни 900G).
[0073] На фиг. 8A-8H приведены другие примеры систем накопления энергии 100H-100P. Системы накопления энергии 100H-100M аналогичны системе накопления энергии 100G, за исключением описанных ниже особенностей. Таким образом, используются одни и те же числовые идентификаторы, а также подразумевается, что структура и описание различных особенностей системы накопления энергии 100G, приведенной на фиг. 7A-7D, также относятся к соответствующим особенностям систем накопления энергии 100H-100M, приведенных на фиг. 8A-8F, за исключением описанных ниже особенностей. Системы накопления энергии 100N, 100P аналогичны системе накопления энергии 100A, за описанных ниже особенностей. Таким образом, используются одни и те же числовые идентификаторы, а также подразумевается, что структура и описание различных особенностей системы накопления энергии 100А, приведенной на фиг. 5-6Е, также относятся к соответствующим особенностям систем накопления энергии 100N, 100P, приведенных на фиг. 8G-8H, за исключением описанных ниже особенностей.
[0074] Система накопления энергии 100H отличается от системы накопления энергии 100G исключительно тем, что ветрозащитная конструкция 910G имеет прямоугольную форму (если смотреть сверху) и что кран 101G имеет два моста 104G, которые перемещаются (линейно) вдоль рельсовых направляющих 902G, причем каждый из мостов 104G имеет соответствующую грузовую тележку 106G, которая наматывает и разматывает трос 108G, присоединенный к ней для подъема и опускания блоков 150 (например, при помощи захватного устройства 500, описанного ниже). В одном из примеров, ветрозащитная конструкция 910G имеет ширину примерно 60 м и глубину примерно 30 м, если смотреть сверху. Возможны и другие подходящие размеры.
[0075] Система накопления энергии 100I отличается от системы накопления энергии 100H исключительно тем, что она дополнительно имеет поперечный элемент 920G, который может опционально усиливать (например, поддерживать) ветрозащитную конструкцию 910G. В одном из примеров, поперечный элемент 920G обычно плоский и делит пространство, сформированное (например, ограниченное) ветрозащитной конструкцией 910G, на две половины. Каждый из мостов 104G опционально приводится в действие (например, движется линейно) в каждой из половин для перемещения блоков 150 в пределах относящейся к нему половины.
[0076] Система накопления энергии 100J отличается от системы накопления энергии 100G тем, что она включает четыре поперечных элемента 920G, которые (например, выступая от центра башни 900G) делят пространство, сформированное (например, ограниченное) ветрозащитной конструкцией 910G, на четыре квадранта. Система накопления энергии 100J опционально имеет четыре моста 104G, один из которых приводится в действие (например, движется линейно) в каждом из квадрантов для перемещения блоков 150 в пределах относящегося к нему квадранта.
[0077] Система накопления энергии 100К отличается от системы накопления энергии 100G исключительно тем, что ветрозащитная конструкция 910G вместо квадратной имеет С-образную форму с открытым концом.
[0078] Система накопления энергии 100L отличается от системы накопления энергии 100I исключительно тем, что ветрозащитная конструкция 910G имеет два открытых конца, и таким образом ветрозащитная конструкция 910G и поперечный элемент 920G формируют фигуру, напоминающую латинскую букву "I" (если смотреть сверху).
[0079] Система накопления энергии 100М отличается от системы накопления энергии 100J исключительно тем, что ветрозащитная конструкция 910G имеет четыре открытых конца, и таким образом ветрозащитная конструкция 910G и поперечный элемент 920G формируют фигуру, напоминающую две латинские буквы "I" (если смотреть сверху).
[0080] Система накопления энергии 100N отличается от системы накопления энергии 100A тем, что вместо стрел 104 кран 101 имеет мосты 104, которые перемещаются или вращаются вокруг центра башни 900 (если смотреть сверху). Опционально, конец множества мостов 104 перемещается вдоль рельсовой направляющей, прикрепленной к верхней части цилиндрической ветрозащитной конструкции 910G, позволяя мостам 104 вращаться полярно (вокруг единого центра) и перемещать блоки 150 в различные положения полярных координат.
[0081] Система накопления энергии 100Р отличается от системы накопления энергии 100А тем, что она имеет четыре моста 104G, каждый из которых имеет один конец, закрепленный близко к центру башни 900, и противоположный конец, подвижно соединенный с частью цилиндрической ветрозащитной конструкции 910. Опционально, каждый из мостов 104G приводится в действие оборачиваясь вокруг центра башни 900 для перемещения блоков 150 в пределах относящегося к нему квадранта башни 900.
[0082] На фиг. 9 приведен пример крана 101G с мостом 104G, который опционально может использоваться с системами накопления энергии 100G, изображенными на фиг. 7А-7D и системами накопления энергии 100Н-100М, изображенными на фиг. 8А-8F. Опционально, мост 104G может перемещать несколько блоков 150 одновременно. В одном из примеров, мост 104G может иметь одну или несколько грузовых тележек 106G, которые наматывают и разматывают множество тросов 108G, функционально соединенных с несколькими (например, тремя) захватными устройствами 500 (описаны ниже). Таким образом несколько тросов 108 и захватных устройств 500 могут быть избирательно соединены с несколькими (например, тремя) блоками 150 одновременно (например, могут поднимать, переносить и опускать несколько блоков 150 одновременно).
Расположение блоков
[0083] На фиг. 10A-10B изображены два различных ряда блоков 150 (например, системы накопления энергии 100, 100A, 100G-100P). В одном из примеров, два различных ряда блоков 150 могут быть использованы для формирования, по меньшей мере, части различных уровней башни или штабеля 900, 900G, таких как различные части ветрозащитной конструкции 910 и/или блока накопления энергии 930 (например, множества блоков 150, которые перемещают для накопления и генерации электрической энергии или электричества). В одном из примеров, один или несколько блоков 150 укладываются поверх двух других блоков 150 (например, для перевязывания блоков 150), и преимущество заключается в том, что это препятствует (например, предотвращает) боковому смещению блоков 150 в башне или штабеле 900, 900G (например, обеспечивает повышенную устойчивость башни или штабеля) и/или препятствует (например, предотвращает) опрокидыванию башни или штабеля 900, 900G.
[0084] На фиг. 10А изображены блоки 150 первого ряда 700, которые плотно уложены в штабель друг на друга с минимальным пространством между блоками 150. На фиг. 10В изображены блоки 150 второго ряда 800, которые укладываются штабелем поверх первого ряда 700 блоков 150. На фиг. 10С изображен второй ряд 800, уложенный поверх первого ряда 700 таким образом, чтобы каждый блок 150 второго ряда 800 опирался на два блока 150 первого ряда 700. В одном из примеров, эта схема укладки повторяется в других рядах (например, во всех рядах) башни или штабеля 900, 900G. В одном из примеров, в образующих башню или штабель 900, 900G рядах или уровнях могут быть использованы две или более схемы укладки (например, 3 или 4 схемы укладки) блоков 150. В одном из примеров, для сооружения или формирования башни или штабеля 900, 900G могут быть использованы четыре различные схемы укладки блоков 150.
[0085] Блоки 150 в рядах (например, в первом ряду 700 и втором ряду 800, и во всех рядах или уровнях) башни или штабеля 900, 900G расположены (например, опущены или позиционированы описанным ниже захватным устройством 500) таким образом, что стороны блоков 150 не соприкасаются друг с другом и формируют зазор G между противоположными боковыми поверхностями примыкающих друг к другу блоков 150, обеспечивая преимущество, заключающееся в том, что это препятствует (например, предотвращает) трению между блоками 150 и их износу при их подъеме из первого (начального) положения и опускании во второе (конечное) положение. В одном из примеров, ширина зазора G находится в пределах между приблизительно 50 мм и приблизительно 200 мм (например, 50 мм, 70 мм, 100 мм, 150 мм, 200 мм и тому подобное).
Конструкция блоков
[0086] На фиг. 11А-13С изображена приведенная в качестве примера пара блоков 150. Опционально, составляющие пару блоки 150 идентичны друг другу. Блок 150 опционально имеет прямоугольную форму с длиной L, шириной W и глубиной D (например, какие-либо два параметра из трех (длина L, ширина W и глубина D) формируют прямоугольную поверхность). В одном из примеров, длина L приблизительно вдвое превышает ширину W блока 150. В одном из примеров, ширина W приблизительно вдвое больше глубины D блока 150. В одном из примеров, блок 150 имеет соотношение длины L, ширины W и глубины D равное 4:2:1. В другом примере, блок 150 имеет соотношение длины L к ширине W к глубине D равное 3:2:1. В одном из примеров, длина блока 150 составляет приблизительно 4 метра (м). Преимущество заключается в том, что соотношение сторон блока 150 позволяет обеспечить стабильность блоков 150 при их укладке в штабель, а следовательно, и стабильность штабельной конструкции, при одновременном уменьшении количества рядов блоков 150, формирующих желаемую высоту штабельной конструкции, такой как описанная выше башня 900, 900G. Блок 150 может опционально иметь вес приблизительно в пределах от 20 до 60 тонн, например, приблизительно 55 тонн. Однако в других примерах блок 150 может иметь вес, равный иным подходящим значениям. В одном из примеров, блоки 150, формирующие верхние ряды (например, верхний ряд, два верхних ряда) штабельной конструкции, например такой, как описанная выше башня, могут иметь больший вес, нежели блоки 150, формирующие нижние ряды (например, нижний ряд, два нижних ряда и тому подобное) штабельной конструкции.
[0087] Блок 150 имеет верхнюю часть 151, формирующую верхнюю поверхность 151, среднюю часть 152, формирующую внешнюю поверхность 152А, и нижнюю часть или основание 153, формирующую нижнюю поверхность 153А. В одном из примеров, внешняя поверхность 152 может иметь переднюю и заднюю поверхности 152A1, а также левую и правую боковую поверхности 152A2. В одном из примеров, передняя и задняя поверхности 151A1 соединены с левой и правой боковыми поверхностями 152A2 посредством фасетной поверхности (например, скошенной или срезанной поверхность) 152A3. Фасетная поверхность 152А3 опционально проходит под углом 45 градусов по отношению к передней и задней поверхности 151А1, а также по отношению к левой и правой боковым поверхностям 152А2.
[0088] Верхняя часть 151, средняя часть 152 и нижняя часть 153 опционально формируют внешний слой или оболочку S блока 150. В одном из примеров, верхняя часть 151 может иметь толщину t1, равную приблизительно 10-25 см, например 10 см. В одном из примеров, нижняя часть 153 может иметь толщину t2, равную приблизительно 10-25 см, например 15 см. В одном из примеров, верхняя часть 151 может иметь внешнюю скошенную поверхность 151С (например, отходящую примерно под углом 45 градусов от верхней поверхности 151А и внешней поверхности 152А).
[0089] Блок 150 включает балласт 154 (например, грузонесущий наполнитель), заключенный в оболочку S. В одном из примеров, балласт 154 изготовлен из материала, отличного от материала оболочки S. Например, в качестве балласта или грузонесущего наполнителя 154 может использоваться почва, уголь, летучая зола, мусор, материал, полученный в результате сноса или разрушения объектов, гравий, строительные отходы и/или переработанный материал, смешанный и/или спрессованный с низкосортным или недорогим бетоном, как это описано ниже. Преимущество заключается в том, что это снижает стоимость изготовления блока 150 и обеспечивает механизм использования материала (например, материала для сноса, строительных отходов, мусора и тому подобного), который в противном случае подлежал бы утилизации на свалке. В другом примере балласт 154 и оболочка S выполнены из одного и того же материала (например, формируют монолитную или единую массу без каких-либо границ или швов). Опционально, блок 150 может быть усилен (например, сталью), например путем устройства одного или нескольких армирующих слоев 155, выполненных из стальной сетки или арматуры (например, строительной стали) и расположенных в одной или нескольких из следующих частей блока 150: в верхней части 151, в средней части 152 и в нижней части 153.
[0090] Опционально, блок 150 может быть выполнен, по крайней мере частично, из бетона (например, оболочка S блока 150 может быть изготовлена из бетона). Преимущество заключается в том, что, поскольку бетон имеет более высокую плотность, нежели вода, объем блока 150 может накапливать большее количество потенциальной энергии, чем соответствующий объем воды. В одном из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере часть блока 150 может быть изготовлена из высокопрочного бетона (например, имеющего прочность на сжатие в пределах от 10 до 60 мегапаскалей (МПа), например от 25 до 40 МПа), что позволяет блоку 150 выдерживать вес нескольких уложенных на него штабелем блоков 150. В одном из примеров, по меньшей мере часть блока 150 может быть изготовлена из низкосортного бетона (например, обладающего прочностью на сжатие меньше 10 МПа, например от 3 до 8 МПа). В одном из примеров, одна из следующих частей, верхняя часть 151 или нижняя часть 153, или обе эти части, могут быть изготовлены из высокопрочного бетона (например, имеющего прочность на сжатие от 10 до 60 МПа, например от 25 до 40 МПа), а средняя часть 152 может быть изготовлена из низкосортного бетона (например, имеющего прочность на сжатие ниже 10 МПа, например от 3 до 8 МПа), обеспечивая блоку прочность, достаточную для того, чтобы выдержать нагрузку блоков, уложенных поверх него. В примерах, где блок 150 является несущим целиком, требуемая прочность на сжатие стенок блока может быть снижена. В одном из примеров, блоки 150, используемые в нижних рядах штабеля, как это описано выше, могут иметь более высокую прочность на сжатие (например, большая часть блока 150 может быть изготовлена из высокопрочного бетона), чтобы обеспечить блокам 150, расположенным в таких нижних рядах, способность выдерживать нагрузку остальных рядов штабеля, размещенных поверх них. В одном из примеров, блоки 150, используемые в одном из верхних рядов (например, в самом верхнем ряду) штабеля, как это описано выше, могут иметь более низкую прочность на сжатие (например, большая часть блока 150 может быть изготовлена из низкосортного бетона), поскольку указанные блоки 150, используемые в одном из верхних рядов (например, в самом верхнем ряду) штабеля подвержены меньшей нагрузке (например, блоки 150 в самом верхнем ряду штабеля не подвержены никакой нагрузке вообще).
[0091] Верхняя поверхность 151А и нижняя поверхность 153А могут быть преимущественно плоскими (например, изготовленными таким образом, чтобы ни одна часть поверхности не отклонялась более чем на 1 мм от плоскости, проходящей вдоль поверхности). Верхняя и нижняя поверхности 151А и 153А могут располагаться преимущественно параллельно друг другу, а средняя часть 152 может быть расположена вертикально между верхней и нижней частями 151 и 153 (например, перпендикулярно верхней и нижней поверхностям 151А и 153А). Преимущество заключается в том, что плоский характер верхней и нижней поверхностей 151А и 153А позволяет практически всей нижней поверхности 153А одного блока 150 контактировать практически со всей верхней поверхностью 151А блока, расположенного непосредственно под ним, повышая устойчивость уложенных в штабель блоков 150.
[0092] Блок 150 может иметь одно или несколько каналов 157, которые расположены между ближним отверстием 156 в верхней части 151 и дальним отверстием 158 в нижней части 153. В одном из примеров, блок 150 имеет два канала 157А и 157B, которые проходят от ближних отверстий 156А и 156B в верхней части до дальних отверстий 158А и 158B в нижней части 153. В одном из примеров, каналы 157А, 157B опционально имеют поперечное сечение круглой формы диаметром около 30 см.
[0093] Преимущество заключается в том, что одно или несколько ближних отверстий 156 (например, два отверстия 156А и 156B) и одно или несколько дальних отверстий 158 (например, два дальних отверстия 158А и 158B) центрированы на верхней поверхности 151А и нижней поверхности 153А соответственно, таким образом чтобы обеспечить симметрию блока относительно центральной оси по ширине W блока 150, а также относительно центральной оси по глубине D блока 150. На фиг. 13А ближние отверстия 156А и 156B центрированы на верхней поверхности 151А таким образом, чтобы отверстия 156А и 156B находились на одинаковом расстоянии от боковых концов блоков по ширине W блока 150, а дальние отверстия 158А, 158B центрированы на нижней поверхности 153А таким образом, чтобы отверстия 158А и 158B находились на одинаковом расстоянии от боковых концов блоков по ширине W блока 150. Это позволяет поворачивать блок 150 на 180 градусов не меняя расположение каналов 157А и 157B блока 150, тем самым позволяя каналам 157А и 157B оставаться выровненными соосно по отношению друг к другу, когда один блок 150 укладывается непосредственно поверх другого блока 150, даже если он повернут на 180 градусов (например, все каналы 157А и 157B во всех блоках 150, составляющих штабель, имеющий, к примеру, форму башни или штабеля 900 или 900G, выровнены соосно по отношению друг к другу начиная от верхнего ряда или уровня штабеля и заканчивая нижним рядом или уровнем штабеля). Преимущество заключается в том, что такое соосное центрирование каналов 157А и 157B облегчает выравнивание уложенных в штабель блоков, как это описано ниже.
[0094] Кроме того, в некоторых примерах, в которых длина L блоков 150 приблизительно вдвое превышает ширину W блоков 150, блоки 150 могут быть перевязаны способом, проиллюстрированным на фиг. 12А, где изображено два блока расположенных на одном уровне и в одной ориентации, но смещенных на половину их ширины W, как это показано на фиг. 12B, при этом третий блок 150 может быть помещен поверх них и повернут под углом 90 градусов, как показано на фиг. 12А - 12В. Поскольку каналы 157A, 157B центрированы соосно по отношению друг к другу, каждый из каналов в верхнем блоке 150 будет выровнен соосно с одним из каналов 157A или 157B в двух нижних блоках 150.
[0095] Что касается фиг. 13С, то ближние отверстия 156А, 156B опционально формируются, по крайней мере частично, скошенной (например, под тупым или острым углом по отношению к одной из поверхностей, или под одинаковыми углами по отношению к обеим поверхностям) поверхностью 151B, которая расположена между верхней поверхностью 151А и поверхностью канала 157А или 157B. В одном из примеров, верхняя часть 151 может включать металлическую опору или усиление (например, кольцевую опору) 159А. Опционально металлическая опора или усиление 159А встроена в верхнюю часть 151. Опционально, металлическая опора или усиление 159А формирует, по меньшей мере часть отверстий 156А и 156B (например, формирует, по меньшей мере, часть скошенной или конической поверхности 151B).
[0096] В одном из примеров, дальние отверстия 158А и 158B опционально формируются, по крайней мере частично, ступенчатой (например, утопленной) поверхностью 153B. В одном из примеров, нижняя часть 153 может включать металлическую опору или усиление (например, кольцевую опору) 159В. Опционально, металлическая опора или усиление 159В формирует, по меньшей мере часть отверстий 158А и 158B (например, формирует, по меньшей мере, часть скошенной или конической поверхности 153B). Опционально металлическая опора или усиление 159В встроена в нижнюю часть 153. Металлическая опора или усиление 159B формирует внутреннюю поверхность 159C (например, плечевую поверхность), позволяющую поднимать и устанавливать блок 150, как это описано ниже. В другом примере, в нижней поверхности 153А блока 150 может быть устроен один или несколько выступов (например, цилиндрический выступ) вокруг дальних отверстий 158А и 158B, которые могут выступать из нижней поверхности 153А блока 150 и иметь форму (например, быть скошенными), соответствующую форме ближних отверстиий 156А и 156B блока 150, на котором он размещен, что обеспечивает взаимное сцепление блоков 150 при их укладке в штабель.
Захватный механизм
[0097] На фиг. 14A-14L приведен пример зажимного или захватного механизма 500 (“зажимной механизм” или "захватное устройство"), выполненного с возможностью разъемного зажима или захвата блоков 150 (например, по одному за раз), а на фиг. 14F-14H приведено захватное устройство 500, находящееся в соединении с блоком 150. Захватное устройство 500 находится между ближним концом 502 и периферийным концом 504. Захватное устройство 500 опционально включает ближний коннектор 505, функционально соединенный с тросом 108. Захватное устройство 500 также включает поперечный элемент 530, присоединенный (например, с возможностью вращения) к коннектору 505, например, при помощи подшипника 512 (например, подшипника поворотного стола), расположенного между фланцем ближнего коннектора 505 и поверхностью поперечного элемента 530. Захватное устройство 500 также включает один или несколько захватов 540, один или несколько стопорных механизмов 550 и, опционально, один или несколько самоцентрирующихся наконечников 570. Соответственно, захватное устройство 500 обеспечивает функциональное соединение троса 108 с блоком 150 (например, чтобы грузовая тележка 106 и трос 108 могли поднимать и перемещать блок 150, как это описано выше). По меньшей мере часть захватного устройства 500 (например, ближний коннектор 505, поперечный элемент 530, захваты 540) может быть выполнена из жесткого материала (например, металла). Опционально самоцентрирующиеся наконечники 570 могут быть изготовлены из металла. Захваты 540 и самоцентрирующиеся наконечники 570 могут вместе иметь копьеобразную форму.
[0098] В одном из примеров, приведенном на фиг. 14А, захватное устройство 500 имеет два захвата 540А и 540В, два стопорных механизма 550А, 550В (по одному на каждом из захватов) и два самоцентрирующихся наконечника 570А, 570В (по одному на каждом из захватов). В одном из примеров, захваты 540A и 540B могут иметь трубчатую (например, цилиндрическую) форму, а самоцентрирующиеся наконечники 570A и 570B могут иметь коническую форму. Как показано на фиг. 14С, наружный диаметр захватов 540А и 540B может быть меньше диаметра канала 157 на величину, находящуюся в пределах от приблизительно 5 миллиметров (мм) и до приблизительно 10 мм (например, 5 мм, 7 мм, 9 мм, 10 мм), позволяя захватам 540А, 540B проходить через канал (каналы) 157, как показано на фиг. 14С - 14F.
[0099] На фиг. 14С-14F показано приведение в действие стопорного механизма 550, позволяющего захватному устройству 500 входить в зацепление с блоком 150. В одном из примеров, стопорный механизм 550 имеет корпус 550C с наружной поверхностью 550D и включает один или несколько (например, множество) пальцев или рычагов (или крюков) 551, которые могут быть задействованы между убранным положением (см., например, фиг. 14C-14D) и выдвинутым или рабочим положением (см., например, фиг. 14E) относительно корпуса 550C. В одном из примеров, рычаг (рычаги) 551 могут быть расположены на противоположных сторонах корпуса 550С формируя одну или несколько рабочих пар рычага (рычагов) 551, которые приводятся в действие практически одновременно (например, между убранным и рабочим положениями). В одном из примеров, рычаг (рычаги) 551 могут опционально быть расположены по периметру окружности корпуса 550С. В одном из примеров, стопорный механизм 550 может иметь четыре рычага 551, расположенных по периметру окружности корпуса 550С.
[0100] Рычаг (рычаги) 551 опционально поворачиваются вокруг шарнирного соединения 551А между рычагом (рычагами) 551 и корпусом 550С. Корпус 550C имеет наклонную поверхность 550E, расположенную ниже нижней поверхности 551F рычага (рычагов) 551, которая формирует зазор S1 между ними, позволяя рычагу (рычагам) 551 поворачиваться наружу относительно корпуса 550C до тех пор, пока нижняя поверхность 551F не соприкоснется с наклонной поверхностью 550E корпуса 550C (например, как показано на фиг. 14E). В одном из примеров, рычаг (рычаги) 551 имеют внешнюю поверхность 551E, которая, в целом, находится в одной плоскости с внешней поверхностью 550D корпуса 550C в то время когда рычаг (рычаги) 551 приведены в убранное положение, позволяя захватам 540A, 540B проходить через канал (каналы) 157 блока 150 без зацепления рычага (рычагов) 551 с поверхностью канала (каналов) 157 (см., например, фиг. 14C).
[0101] В одном из примеров, рычаг (рычаги) 551 опционально имеют скошенные ближние поверхности 551C и 551D, которые располагаются под углом (например, 90 градусов) относительно друг друга. Опционально, скошенные ближние поверхности 551C и 551D смыкаются на конце 551B. В одном из примеров, когда рычаг (рычаги) 551 находятся в выдвинутом или рабочем положении (см., например, фиг. 14Е), поверхность 551D ориентирована практически в горизонтальной плоскости, а поверхность 551C ориентирована практически в вертикальной плоскости. Опционально, во взведенном положении ближние концы рычага (рычагов) 551 разнесены друг от друга на расстояние, в целом соответствующее размеру внутренней поверхности (например, поверхности плеча 159С) дальних отверстий 158А и 158B (например, отверстий металлической опоры или усиления 159B дальних отверстий 158А и 158B). Приведенное в выдвинутое или рабочее положение захватное устройство 500 может быть поднято (например, при помощи троса 108), вследствие чего рычаг (рычаги) 551 входят в зацепление с поверхностью плеча 159С (например, замыкаются на ней), тем самым обеспечивая возможность поднятия блока 150 при помощи захватного устройства 500.
[0102] Как изображено на тех же фиг. 14C-14F, стопорный механизм 550 может иметь тросы 553, которые опционально оборачиваются вокруг шкивов 552 и соединяются с рычагом (рычагами) 551 (например, крепятся к ним, к примеру в точках, находящихся возле скошенных поверхностей 551C, 551D). Тросы 553 опционально соединены с ближним коннектором 557, который соединен с пружиной 556 (например, со спиральной пружиной). В одном из примеров, пружина 556 расположена между ближним коннектором 557 и дальним коннектором 555 и крепится к ним. В одном из примеров, пружина 556 смещена таким образом, что она тянет ближний коннектор 557 (и, следовательно, тросы 553) в сторону дальнего коннектора 555, который переводит рычаг (рычаги) 551 в убранное положение. Приводной трос 558 может быть соединен с ближним коннектором 557. В одном из примеров, приводной трос 558 приводится в движение (например, выбирается под действием силы натяжения) в направлении к ближнему концу 502 захватного устройства 500 под действием силы (например, силы натяжения), превышающей силу сжатия пружины 556 и тянет ближний коннектор 557 по направлению к ближнему концу 502. Опционально, это действие приводит к тому, что тросы 553 перемещаются (наружу) по шкивам 552, позволяя рычагу (рычагам) 551 поворачиваться наружу относительно корпуса 550С в выдвинутое или рабочее положение. Как только с приводного троса 558 снимается сила натяжения, сила сжатия пружины 556 может опционально преодолевать приводное усилие троса 558, позволяя пружине 556 подтягивать ближний коннектор 557 в обратном направлении в сторону дальнего коннектора 555, втягивая рычаг (рычаги) 551 обратно в убранное положение (например, при помощи тросов 553, перемещающимися по шкивам 552).
[0103] В одном из примеров, приведенном на фиг. 14I, управление захватным устройством 500 (например, стопорным механизмом 550) может осуществляться при помощи электрической системы 531. Электрическая система 531 может иметь один или несколько электрических двигателей 532, опционально расположенных, например, в поперечном элементе 530. Электрический двигатель (электрические двигатели) 532 выполнены с возможностью приведения в действие приводного троса 558 для осуществления перемещения рычага (рычагов) 551. Например, электрический двигатель (электрические двигатели) 532 могут быть применены для приложения силы натяжения к тросу 558, вследствие чего рычаг (рычаги) 551 будут перемещены в выдвинутое или рабочее положение, а также могут быть применены для ослабления силы натяжения на тросе 558, вследствие чего рычаг (рычаги) 551 будут перемещены в убранное положение. В одном из примеров, ближний конец троса 558 может быть функционально соединен с выходным валом электрического двигателя 532 (например, при помощи колесного, зубчатого или шестеренного передаточного механизма, присоединенного к выходному валу электрического двигателя 532). Когда выходной вал двигателя 532 вращается в одном направлении, он выбирает трос 558, вследствие чего рычаг (рычаги) 551 переводятся во взведенное положение, а когда выходной вал двигателя 532 вращается в противоположном направлении, он полностью убирает или уменьшает натяжение на тросе 558, вследствие чего рычаг (рычаги) 551 переводятся в убранное положение. В одном из примеров, стопорный механизм 550 в каждом из захватов 540А и 540B опционально приводится в действие другим электрическим двигателем 532. В другом примере стопорный механизм 550 каждого из захватов 540А и 540В приводится в действие одним и тем же электрическим двигателем 532. Питание на электрический двигатель 532 может опционально подаваться через кран 101, например, через силовой кабель, отведенный от источника питания крана 101 или от источника питания расположенного на кране 101, который затем прокладывается вдоль троса 108 (заключенный внутри троса 108 или обвитый вокруг него) к захватному устройству 500 (например, заводится в захватное устройство 500 через канал 511 ближнего коннектора 505). В другом варианте осуществления изобретения источник питания (например, батарея), питающий электрический двигатель (электрические двигатели) 532, может быть расположен в захватном устройстве 500 (например, в поперечном элементе 530).
[0104] В другом примере, приведенном на фиг. 14J, для приведения в действие стопорного механизма 550 вместо электрического двигателя (электрических двигателей) 532 может использоваться пневматическая система 531A. Например, пневматическая система 531А может включать компрессор 532А (например, расположенный в поперечном элементе 530), который может приводить в действие поршень 534А. Поршень 534А может быть функционально соединен с тросом 558 и выполнен с возможностью либо прикладывать усилие натяжения к тросу 558 чтобы перевести рычаг (рычаги) 551 во взведенное положение, либо полностью убирать или уменьшать усилие натяжения на тросе 558, чтобы перевести рычаг (рычаги) 551 в убранное положение, как это описано выше.
[0105] В другом примере, приведенном на фиг. 14К, для приведения в действие стопорного механизма 550 вместо электрического двигателя (электрических двигателей) 532 может использоваться электромагнитная система 531В. Например, электромагнитная система 531B может иметь электромагнит 532B, который может избирательно приводиться в действие для притягивания или отталкивания металлического элемента (например, постоянного магнита) 534B. Трос 558 может быть функционально соединен с постоянным магнитом 534B. Когда на электромагнит подается ток для притяжения постоянного магнита 534B, движение постоянного магнита 534B в направлении электромагнита 532B вызывает приложение силы натяжения к тросу 558, что приводит к перемещению рычага (рычагов) 551 во взведенное положение. Когда электромагнит 532B приводится в действие для отталкивания постоянного магнита 534B, сила натяжения на тросе 558 может быть уменьшена или полностью устранена, что приводит к перемещению рычага (рычагов) 551 в убранное положение.
[0106] Приведенное на фиг. 14L захватное устройство 500 может опционально включать коробку передач 525, обеспечивающую вращение захватного устройства 550 (например, относительно ближнего коннектора 505, относительно связанной с ним стрелы 104 и тому подобное). Коробка передач 525 может опционально включать первый диск или шестерню 526, неподвижно закрепленную относительно ближнего коннектора 505, вторую дисковую шестерню 528, соединенную с двигателем 529, прикрепленным к внутренней поверхности поперечного элемента 530, и цепь, трос или ремень 527, который обвивает диски или шестерни 526 и 528 соединяя их. Как показано на фиг. 14L, захватное устройство 500 может быть соединено со шкив-блоком 535, имеющим раму 536, на которой установлены один или несколько шкивов (например, четыре шкива) 537, выполненных с возможностью вращения. Рама 536 может быть соединена с ближним коннектором 505 при помощи кронштейна 538. Один или несколько тросов 108 (например, тросы 108A и 108B) могут, по меньшей мере частично, быть обвиты вокруг одного или нескольких шкивов 537, а ближние концы троса (тросов) 108 могут быть подвижно соединены с грузовой тележкой 106.
[0107] В одном из примеров, коробка передач 525 приводится в действие для осуществления относительного вращения захватного устройства 500 в направлении, противоположном по отношению к ближнему коннектору 505, в то время как связанная с ним стрела 104 вращается относительно башни 102 крана 101 или 101А (тем самым также вращая грузовую тележку 106, трос (тросы) 108 и шкив-блок 535 над захватным устройством 500 вдоль окружности башни 102). Когда стрела 104 вращается в первом направлении относительно башни 102 крана 101 или 101А (и грузовая тележка 106, трос (тросы) 108 и шкив-блок 535, расположенные над захватным устройством 500, оборачиваются в первом направлении и с той же скоростью вдоль окружности башни 102), коробка передач 525 вращает захватное устройство 500 относительно ближнего коннектора 505 во втором направлении, противоположном первому направлению, и со скоростью вращения равной скорости оборачивания стрелы 104 вдоль окружности башни 102. Преимущество заключается в том, что при этом блок 150 не подвергается какому-либо вращению (т. е. блок 150 сохраняет ту же ориентацию) и испытывает нулевой момент (т. е. блок 150 только перемещается и не вращается). Двигатель 529 может вращать второй диск или шестерню 528 относительно первого диска или шестерни 526 посредством цепи, троса или ремня 527. Поскольку первый диск или шестерня 526 закреплены на ближнем коннекторе 505, вращение второго диска или шестерни 528 двигателем 529 заставляет второй диск или шестерню 528 перемещаться по окружности вокруг первого диска или шестерни 526, позволяя поперечному элементу 530 и, следовательно, захватному устройству 500 сохранять неизменную ориентацию в пространстве, что обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что это препятствует (например, предотвращает) скручиванию троса (тросов) 108 (или возникновению крутящей силы на них) и препятствует возникновению круговых маятниковых колебаний блока 150. Соответственно, преимущество заключается в том, что коробка передач 525 поддерживает абсолютную ориентацию захватного устройства 500 и блока 150 неизменной (например, относительно мировой системы координат), в то время, когда захватное устройство 500 соединено с блоком 150, а стрела 104 оборачивается относительно башни 102 крана 101 или 101А.
[0108] В другом примере коробка передач 525 приводится в действие для поворота захватного устройства 500, когда захватное устройство 500 не соединено с блоком 150 (например, для ориентирования захватного устройства 500 под углом 90 градусов по отношению к его предыдущей ориентации перед соединением с блоком 150, который ориентирован на 90 градусов относительно предыдущего блока 150, ранее перемещенного захватным устройством 500). Двигатель 529 может вращать второй диск или шестерню 528 относительно первого диска или шестерни 526 посредством цепи, троса или ремня 527. Однако, поскольку первый диск или шестерня 526 закреплены на ближнем коннекторе 505, вращение второго диска или шестерни 528 двигателем 529 будет приводить к вращению первого диска или шестерни 526 (тем самым вращая шкив-блок 535 и перекручивая тросы 108 над захватным устройством 500) из-за относительно меньшей величины инерции шкив-блока 535, размещенного над захватным устройством 500, по сравнению с величиной инерции захватного устройства 500.
[0109] Чтобы избежать такого вращения первого диска или шестерни 526 и скручивания тросов 108 над захватным устройством 500, закрепленный на поперечном элементе 530 (например, закрепленный в центре поперечного элемента 530 вдоль центральной оси захватного устройства 500) двигатель 522 осуществляет вращение маховика или реактивного маховика 523, соединенного с двигателем 522. Крутящий момент, приложенный двигателем 522 к маховику 523, также передается поперечному элементу 530 в противоположном направлении и с разной скоростью (из-за разницы инерции между поперечным элементом 530 и реактивным маховиком 523) таким образом, что вращение двигателем 522 реактивного маховика 523 в одном направлении вызывает вращение поперечного элемента 530 в противоположном направлении. Когда скорость вращения реактивного маховика 523 в одном направлении увеличивается (за счет работы двигателя 522), скорость вращения поперечного элемента 530 в противоположном направлении также увеличивается (на величину, являющуюся соотношением момента инерции поперечного элемента 530 и момента инерции реактивного маховика 523). Когда скорость вращения реактивного маховика 523 в одном направлении уменьшается (за счет работы двигателя 522), скорость вращения поперечного элемента 530 в противоположном направлении также уменьшается (на величину, являющуюся соотношением момента инерции поперечного элемента 530 и момента инерции реактивного маховика 523) и в конечном итоге вращение прекращается. Когда скорость вращение реактивного маховика 523 в одном направлении поддерживается на уровне неизменной величины (за счет работы двигателя 522), скорость вращения поперечного элемента 530 также остается неизменной в направлении, противоположном направлению вращения реактивного маховика 523.
[0110] Когда поперечный элемент 530 вращается в указанном противоположном направлении по отношению к реактивному маховику 523, двигатель 529 производит вращение поперечного элемента 530 относительно ближнего коннектора 505 в направлении, противоположном по отношению к направлению вращения поперечного элемента 530, чтобы тем самым подавить (например, предотвратить) скручивание троса (тросов) 108 и / или шкив-блока 535 над захватным устройством 500 (или возникновение напряжения скручивания на них). Двигатель 529 вращает второй диск или шестерню 528 в том же направлении, в котором происходит вращение реактивного маховика 523, а захватное устройство 500 вращается в направлении, противоположном направлению вращения реактивного маховика 523 и второго диска или шестерни 528, в результате чего трос (тросы) 108 не скручиваются.
[0111] Как описано выше, самоцентрирующийся наконечник (наконечники) 570 могут иметь коническую форму. Преимущество заключается в том, что это позволяет захватному устройству 500 самоцентрироваться относительно блока 150, когда захват (захваты) 540 проходят сквозь отверстие (отверстия) 156 в блоке 150 и по каналу (каналам) 157. Например, даже если имеется незначительное смещение захвата (захватов) 540 по отношению к ближнему отверстию (отверстиям) 156, коническая форма наконечника (наконечников) 570 обеспечит самоцентрирование захвата (захватов) 540 в канале (каналах) 157 по мере их продвижения сквозь блок 150. Скошенная поверхность 151B ближнего отверстия (отверстий) 156 также опционально облегчает самоцентрирование захвата (захватов) 540 захватного устройства 500 относительно канала (каналов) 157 блока 150. Как показано на фиг. 14F, после того, как захватное устройство 500 входит в зацепление (например, замыкание) с блоком 150, самоцентрирующийся наконечник (наконечники) 570 являются выдвинутыми по отношению к нижней поверхности 153А блока 150. Преимущество заключается в том, что это позволяет захватному устройству 500 выравнивать (например, центрировать) зацепленный блок 150 с блоком (блоками) 150, на который (которые) он должен быть опущен, при этом самоцентрирующийся наконечник (наконечники) 570 проходят в ближнее отверстие (отверстия) 156 нижнего блока (блоков) 150, когда зацепленный блок 150 опускается на них (и до того, как нижняя поверхность 153А зацепленного блока 150 контактирует с верхней поверхностью 151А нижнего блока (блоков) 150). Соответственно, преимущество заключается в том, что самоцентрирующийся наконечник (наконечники) 570 облегчают центрирование захватного устройства 500 на блоке 150 для захвата блока 150, а также облегчают центрирование зацепленного блока 150 на нижнем блоке 150 при опускании зацепленного блока 150.
[0112] В одном из примеров, захватное устройство 500 (например, стопорный механизм 550 захватного устройства 500) включает один или несколько датчиков (например, датчики давления, контактные датчики, датчики приближения, емкостные датчики), которые определяют, в каком из положений находится рычаг (рычаги) 551: в убранном положении или во взведенном/рабочем положении. В одном из примеров, (например, стопорный механизм 550 захватного устройства 500) включает один или несколько датчиков (например, датчики давления, контактные датчики), которые определяют, когда рычаг (рычаги) 551, находящийся (находящиеся) во взведенном/рабочем положении больше не находится (находятся) в контакте или зацеплении с блоком 150 (например, с плечевой поверхностью 159С блока 150), с тем, чтобы рычаг (рычаги) 551 мог (могли) быть переведен (переведены) в убранное положение (например, при помощи одного или нескольких электрических двигателей 522).
[0113] В одном из примеров, захватное устройство 500 (например, стопорный механизм 550 захватного устройства 500, рычаг (рычаги) 551 захватного устройства 500) включает один или несколько датчиков (например, ультразвуковые датчики, датчики приближения), которые воспринимают вертикальное положение захватного устройства 500 (например, рычага (рычагов) 551 захватного устройства 500), например, относительно блока 150, к которому приближается захватное устройство 500. Преимущество заключается в том, что, упомянутый один или несколько датчиков могут помочь обеспечить адекватное соединение захватного устройства 500 с блоком 150 описанным выше способом и учитывать какие-либо изменения длины троса 108 (например, вследствие изменений температуры окружающей среды или удлинения троса 108 вследствие многократного использования), которые могли бы привести к ошибке в позиционировании захватного устройства 500 относительно блока 150, если бы такие датчики отсутствовали.
[0114] В одном из примеров, захватное устройство 500 может избирательно подавать некоторое количество сжатого воздуха (например, через отверстия в самоцентрирующемся наконечнике (наконечниках) 570) на верхнюю поверхность 151А блока 150 перед введением (или во время процесса введения) захватного устройства 500 (например, введения самоцентрирующегося наконечника (наконечников) 570, введения захвата (захватов) 540) в канал (каналы) 157 блока 150. Количество воздуха подается на верхнюю поверхность 151А блока 150 для очистки (например, удаления мусора, пыли и тому подобного) С верхней поверхности 151А, тем самым обеспечивая чистоту верхней поверхности 151А при перемещении блока 150. В одном из примеров, после того, как захватное устройство 500 было соединено с блоком 150 (см., например, фиг. 14F-14H), подняло блок 150 и находится в процессе репозиционирования блока 150 и его установки на другой блок 150, а именно в промежуток времени, когда захватное устройство 500 опускает верхний блок 150 и до момента соприкосновения нижней поверхности 153А верхнего блока 150 с верхней поверхностью 151А нижнего блока 150, на верхнюю поверхность 151А нижнего блока 150 может быть подано (например, через отверстия в самоцентрирующемся наконечнике (наконечниках) 570) некоторое количество сжатого воздуха для ее очистки (например, удаления пыли, мусора и тому подобного).
[0115] В одном из примеров, захватное устройство 500 может избирательно подавать некоторое количество сжатого воздуха (например, через отверстия в корпусе 550С) в пространство S1 между нижней поверхностью 551F рычага (рычагов) 551 и наклонной поверхностью 550Е корпуса 550С для удаления пыли или мусора из пространства S1 и обеспечения переведения рычага (рычагов) 551 во взведенное или рабочее положение (например, положение, при котором нижняя поверхность 551F контактирует с наклонной поверхностью 550Е корпуса 550С). Дополнительно или альтернативно захватное устройство 500 может подавать некоторое количество сжатого воздуха в пространство S2 между внутренней поверхностью 550F корпуса 550C и внутренней поверхностью 551G рычага (рычагов) 551 для удаления пыли или мусора из пространства S2, с целью обеспечения возможности перевода рычага (рычагов) 551 в убранное положение (например, когда внутренняя поверхность 551G рычага (рычагов) 551 контактирует с внутренней поверхностью 550F корпуса 550C). Указанный сжатый воздух может быть опционально подан в пространство S1 до перевода рычага (рычагов) 551 во взведенное или рабочее положение (например, когда положение рычага (рычагов) 551 соответствует положению, изображенному на фиг. 14C-14D). Указанный сжатый воздух может быть опционально подан в пространство S2 до перевода рычага (рычагов) 551 в убранное положение (например, когда положение рычага (рычагов) 551 соответствует положению, изображенному на фиг. 14E-14F). Преимущество заключается в том, что такая подача сжатого воздуха обеспечивает правильную работу стопорного механизма 550 для обеспечения зацепления и подъема блока (блоков) 150, а также расцепления блока (блоков) 150.
[0116] В одном из примеров, захватное устройство 500 может вращаться (например, ближний коннектор 505 может вращаться относительно поперечного элемента 530), когда захватное устройство 500 не соединено с блоком 150, например, с помощью коробки передач 525 и реактивного маховика 523, как это описано выше. Например, захватное устройство может поворачиваться между, по меньшей мере, двумя ориентациями в пространстве (например, между двумя ориентациями, расположенными под углом 90 градусов по отношению друг к другу) до того, как захватное устройство 500 будет опущено из положения, когда оно находится близкого к стреле (стрелам) 104, и/или во время подъема захватного устройства 500 после опускания блока 150 и его отделения от блока 150. Преимущество заключается в том, что вращение захватного устройства 500 позволяет ему захватывать блоки 150, которые расположены в различных ориентациях (например, расположены под углом 90 градусов относительно друг друга), такие как блоки 150, формирующие ряд или уровень, в котором некоторые из блоков 150 имеют различную ориентацию (например, ориентированы под углом 90 градусов по отношению друг к другу) относительно других блоков 150, расположенных в том же ряду или уровне, как это описано выше, с целью формирования схемы укладки блоков 150.
[0117] В процессе работы захватное устройство 500 опускается на блок 150 и входит в зацепление с блоком 150 описанным выше способом. Опционально захватное устройство 500 подает сжатый воздух на верхнюю поверхность 151А блока 150 для удаления пыли или мусора, как это описано выше. Как только захват (захваты) 540 проходит (проходят) через отверстие (отверстия) 157 блока 150, приводится в действие стопорный механизм 550 с целью перевода рычага (рычагов) 551 во взведенное положение. Опционально, перед приведением в действие стопорного механизма 550, прежде чем переводить рычаг (рычаги) 551 во взведенное или рабочее положение, датчик положения (например, ультразвуковой датчик) определяет, находятся ли они в надлежащем (вертикальном) положении. Затем захватное устройство 500 поднимается (например, с помощью троса 108, который опционально выбирается при помощи лебедки, расположенной, например, на грузовой тележке 106). При подъеме захватного устройства 500 рычаг (рычаги) 551, находящиеся во взведенном положении, входят в зацепление с плечевой поверхностью 159С на нижней части блока 150, позволяя захватному устройству 500 поднять блок 150. При соединении с блоком 150 (например, из-за веса блока 150) захватное устройство 500 не вращается (например, по той причине, что для вращения блока 150 потребовалось бы большое значение величины крутящего момента). Соответственно, блоки 150 поднимаются, перемещаются и опускаются захватным устройством 500 в той же ориентации. Поэтому блоки 150, ориентированные в направлении Север-Юг, будут подниматься, переноситься и опускаться захватным устройством 500 в той же ориентации Север-Юг. Аналогичным образом блоки 150, ориентированные в направлении Восток-Запад, будут подниматься, переноситься и опускаться захватным устройством 500 в той же ориентации Восток-Запад. Поэтому блок 150 будет иметь одинаковую ориентацию в своем начальном положении (например, до того, как он будет поднят захватным устройством 500) и в своем конечном положении (например, после того, как он будет опущен захватным устройством 500).
[0118] На фиг. 15 показан один из способов 600 работы захватного устройства 500. Способ 600 включает опускание 610 захватного устройства 500 относительно блока 150. Способ 600 также включает вставку 620 пары захватов 540 захватного устройства 500 через пару каналов 157 в блоке 150 до тех пор, пока периферийный конец пары захватов 540 не выступит из пары каналов 157. Способ также включает приведение в действие 630 одного или нескольких рычагов 551, подвижно соединенных с парой захватов 540, из убранного положения во взведенное положение и зацепление 640 утопленной периферийной поверхности 153B пары каналов 157 с одним или несколькими рычагами 551 во взведенном положении для обеспечения подъема (например, вертикального подъема) блока 150 при помощи захватного устройства 500.
Работа крана
[0119] Система накопления энергии 100, 100А, 100G-100P, выполненная с возможностью преобразования электрической энергии или электричества в потенциальную энергию с целью ее накопления, осуществляемого путем подъема (например, вертикального подъема) блоков 150, 150’ с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте, а также с целью преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, осуществляемого путем перемещения (например, вертикального перемещения, вертикального опускания) одного или нескольких блоков 150, 150’ с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы тяжести.
[0120] На фиг. 16 приведен один из способов 650 работы системы накопления энергии 100, 100A, 100G-100P. Способ 650 включает управление 660 краном 101 с целью штабелирования множества блоков 150 путем перемещения одного или нескольких блоков 150 с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для накопления энергии в блоках 150, причем каждый из блоков хранит количество энергии, соответствующее количеству потенциальной энергии блока 150. Способ также включает перемещение 670 одного или нескольких блоков в другое место. Способ также включает управление 680 краном 101 с целью извлечения одного или нескольких блоков 150 из штабеля путем перемещения одного или нескольких блоков 150 с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации, вследствие чего осуществляется генерирование электричества в количестве, соответствующем количеству кинетической энергии указанного одного или нескольких блоков 150 при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
[0121] Электродвигатель-генератор 120 крана 101 может управлять грузовой тележкой (грузовыми тележками) 106 и тросом (тросами) 108 с целью подъема (например, вертикального подъема) одного или нескольких блоков 150 или 150’ с более низкой отметки по высоте, перемещения указанных блоков 150 или 150’ в другое место (например, в другую точку полярных координат вдоль стрелы (стрел) 104 относительно башни 102, в другую точку прямоугольной системы координат вдоль моста 104G) и установки блоков 150 или 150’ на более высокой отметке по высоте в указанном другом месте (например, установки одного блока поверх другого) для формирования штабелей блоков 150 или 150’, как это показано, например, на фиг. 1, 6А-6В и 7А-7В. Каждый из сложенных в штабели блоков 150 или 150' накапливает количество потенциальной энергии, соответствующее (например, пропорциональное) его массе и разности высот между более низкой отметкой по высоте и более высокой отметкой по высоте блока 150 или 150’ (например, потенциальная энергия = масса х гравитация х высота над референтной поверхностью, такой как уровень земной поверхности). Чем тяжелее блоки 150 или 150’ и чем выше их положение в штабеле, тем больше потенциальной энергии может быть накоплено.
[0122] Для преобразования накопленной потенциальной энергии в электричество кран 101 может управлять грузовой тележкой (грузовыми тележками) 106 и тросом (тросами) 108 с целью подъема (например, вертикального подъема) одного или нескольких сложенных в штабель блоков 150 или 150’ с более высокой отметки по высоте, перемещения грузовой тележки (грузовых тележек) 106 в другое место (например, в другую точку системы полярных координат вдоль стрелы (стрел) 104 относительно башни 102, другую точку прямоугольной системы координат вдоль моста 104G), перемещения указанного блока (блоков) 150 или 150’ на более низкую отметку по высоте (например, вертикальное их опускание, по крайней мере частично, под действием силы гравитации) для приведения в действие электродвигателя-генератора 120 (по тросу 108) в режиме генерации электроэнергии, которая может быть подана в энергосистему.
[0123] Энергия в виде электричества генерируется каждый раз при опускании блока 150. На фиг. 4 приведен график зависимости количестве произведенной электроэнергии от времени, показывающий мощность, генерируемую одной парой стрел 104 на противоположных сторонах башни 102 крана 101, изображенных на фиг. 1-3, 6А-6Е. Как показано на фиг. 4, образуется три пика 510, соответствующие опусканию трех блоков 150. После опускания каждого блока 150, на протяжении короткого периода времени происходит потребление мощности 520 с целью поднятия троса 108 и захватного устройства 500, прежде чем оно будет введено в зацепление с новым блоком 150, уложенном в штабеле.
[0124] На фиг. 17 представлена принципиальная блок-схема, на которой изображены двигатель / генератор 120, подключенный к энергосистеме 130 через рекуперативный частотно-регулируемый привод 125. Рекуперативный частотно-регулируемый привод 125 является интерфейсом между двигателем / генератором 120 и энергосистемой 130. Рекуперативный (двухмостовой) частотно-регулируемый привод 125 может включать транзисторный мост, установленный со стороны энергосети, шину постоянного тока и транзисторный мост, установленный со стороны двигателя. Транзисторный мост со стороны энергосети представляет собой инвертор, преобразующий весь объем электрической энергии постоянного тока, поступающей от двигателя/генератора 120, в частоту 50 Гц или 60 Гц в энергосистеме 130 (при рекуперации). При отсутствии рекуперации, частотно-регулируемый привод 125 осуществляет выпрямление электричества из сети 130, преобразуя его в постоянный ток. Со стороны двигателя частотно-регулируемый привод 125 изменяет частоту, на которой работает двигатель/генератор 120 (например, для управления замедлением и/или ускорением двигателя 120, для настройки нагрузки на двигатель/генератор 120, для управления или настройки выходной мощности двигателя/генератора 120 путем настройки изменения скорости подъемного двигателя крана 101 или 101G).
[0125] Система накопления энергии 100 может эксплуатироваться способом, обеспечивающим максимальное накопление электрической энергии или электричества. Что касается фиг. 1, то кран 101 штабелирует блоки 150 (все блоки одинакового размера) таким образом, чтобы все штабели имели одинаковую высоту. На фиг. 2 система 100 изображена в состоянии нулевой потенциальной энергии, поскольку множество блоков 150’ различных размеров находятся на уровне земной поверхности. Высота блоков 150’ (которая пропорциональна их весу) изменяется по длине стрелы 104, где более тяжелые блоки (например, блоки A-D) расположены ближе к башне 102, а более легкие блоки (например, блоки E-J) расположены дальше от башни 102. В одном из примеров, приведенном на фиг. 3, кран 101 укладывает самые тяжелые блоки 150’ (например, блоки A-D) первыми и ближе всего по отношению к башне 102, после чего кран 101 укладывает более легкие блоки 150’ (например, блоки E-J), один за другим, от самых тяжелых к самым легким, пока все блоки 150’ (например, блоки A-J) не будут уложены в один или несколько штабелей или колонн блоков 150’, с целью максимального увеличения объема накопленной потенциальной энергии системы 100. Ссылаясь на указанную выше фиг. 3, для генерации электроэнергии путем перемещения блоков 150’ с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте описанным выше способом блоки 150’ извлекаются из штабеля в порядке от самого легкого до самого тяжелого и помещаются обратно на землю в порядке, показанном на фиг. 2.
[0126] Преимущество заключается в том, что, системы накопления энергии 100, 100A, 100G - 100P могут, например, накапливать электроэнергию, генерируемую из солнечной энергии, в виде потенциальной энергии уложенных в штабель блоков 150, 150’ в дневное время, когда доступна солнечная энергия, и может преобразовывать потенциальную энергию уложенных в штабель блоков 150, 150’ в электроэнергию в ночное время, когда солнечная энергия недоступна, и подавать преобразованную электроэнергию в энергосистему.
Штабелирование снаружи внутрь
[0127] Со ссылкой на фиг. 1-3 блоки 150, 150’ перемещаются с более низкой отметки по высоте, находящейся в точке круговых координат вдоль стрелы (стрел) 104, которая расположена дальше от башни 102, на более высокую отметку по высоте, находящуюся в точке круговых координат вдоль стрелы (стрел) 104, которая расположена ближе к башне 102, что позволяет накапливать электричество в виде потенциальной энергии в блоках 150, 150’. Для генерации электроэнергии блоки 150, 150’ затем перемещаются с более высокой отметки по высоте, находящейся в радиальном расположении вдоль стрелы (стрел) 104 ближе к башне 102, на более низкую отметку по высоте, находящуюся в радиальном расположении вдоль стрелы (стрел) 104 дальше от башни 102.
Штабелирование изнутри наружу
[0128] Со ссылкой на фиг. 6А - 6Е блоки 150 перемещаются с более низкой отметки по высоте, находящейся в точке круговых координат вдоль стрелы (стрел) 104, которая расположена ближе к башне 102 (см. фиг. 6С - 6Е), на более высокую отметку по высоте, находящуюся в точке круговых координат вдоль стрелы (стрел) 104, которая расположена дальше от башни 102 (см. фиг. 6А - 6В), что позволяет накапливать электричество в виде потенциальной энергии в блоках 150, формирующих башню 900. Для генерации электроэнергии блоки 150 затем перемещаются с более высокой отметки по высоте, находящейся в радиальном расположении вдоль стрелы (стрел) 104 дальше от башни 102, на более низкую отметку по высоте, находящуюся в радиальном расположении вдоль стрелы (стрел) 104 ближе к башне 102.
Практическое применение
[0129] В настоящем патентном документе описаны примеры системы накопления энергии (например, системы накопления энергии 100, 100А, 100G-100P), выполненной с возможностью преобразования электрической энергии или электричества в потенциальную энергию для накопления и для преобразования потенциальной энергии в электрическую энергию или электричество, например, для его подачи в энергосистему. Преимущество заключается в том, что, система накопления энергии практически не требует технического обслуживания и может работать десятилетиями (например, 30-50 лет) практически без снижения емкости накопления энергии.
[0130] В некоторых реализациях описанная в настоящем патентном документе система накопления энергии может накапливать приблизительно 10 мегаватт-часов (МВт⋅ч) или более энергии (например, от 10 МВт⋅ч до 100 МВт⋅ч, к примеру 15 МВт⋅ч, 20 МВт⋅ч, 30 МВт⋅ч, 50 МВт⋅ч, 80 МВт⋅ч, 90 МВт⋅ч) и подавать приблизительно 10 МВт⋅ч или более электроэнергии (например, от 10 МВт⋅ч до 100 МВт⋅ч, к примеру 15 МВт⋅ч, 20 МВт⋅ч, 30 МВт⋅ч, 50 МВт⋅ч, 80 МВт⋅ч, 90 МВт⋅ч) в энергосистему. Описанная в настоящем патентном документе система накопления энергии может подавать энергию каждый час (например, от 1 МВт до 6 МВт или более). Однако в других реализациях описанная в настоящем патентном документе система накопления энергии может иметь другие подходящие параметры по объему накопления и доставки энергии (например, 1 МВт⋅ч, 3 МВт⋅ч, 5 МВт⋅ч и тому подобное). В одном из вариантов осуществления изобретения система накопления энергии может, опционально, обеспечивать энергией около 1000 домов в день.
[0131] Преимущество заключается в том, что описанная в настоящем патентном документе система накопления энергии может быть подключена к системе генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии (например, зеленой энергии), к примеру, к солнечной или ветровой (например, ветровые турбины) системе генерации энергии или подобной им. Преимущество заключается в том, что, во время работы системы генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии (например, во время работы солнечной энергоустановки в дневное время или во время работы ветровой энергоустановки в соответствующих ветровых условиях) система накопления энергии накапливает электроэнергию, вырабатываемую системой генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии. Система накопления энергии может впоследствии подавать накопленную электроэнергию в энергосистему, когда система генерации электроэнергии из возобновляемых источников энергии не может быть задействована (например, в ночное время, в условиях безветрия). Соответственно, система накопления энергии работает как батарея для системы генерации электроэнергии на основе возобновляемых источников энергии и может обеспечивать подачу в энергосистему электроэнергии, генерируемой возобновляемыми источниками электроэнергии в часы спада потребления.
[0132] В описанных выше вариантах осуществления изобретения, система накопления энергии использует кран 101, 101G для штабелирования блоков 150, 150’ с целью накопления электрической энергии в виде потенциальной энергии и для разборки штабелей блоков 150, 150’ с целью генерации электроэнергии. В одном из вариантов осуществления изобретения кран 101 или 101G может использовать избыточную электроэнергию энергосистемы. Количество энергии, рекуперированной системой накопления энергии для каждой единицы энергии, используемой для подъема блоков 150, 150’, может опционально составлять 80-90%.
Дополнительные варианты осуществления изобретения
[0133] В различных вариантах осуществления настоящего изобретения система накопления энергии и способ ее эксплуатации могут соответствовать какому-либо из следующих пунктов:
Пункт 1. Способ накопления и генерации электроэнергии, включающий:
приведение в действие крана для укладки в штабель множества блоков путем перемещения одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте с целью накопления энергии в блоках, при котором каждый из блоков накапливает количество энергии, соответствующее количеству потенциальной энергии блока; и
приведение в действие крана для извлечения из штабеля одного или нескольких блоков путем перемещения одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации, вследствие чего осуществляется генерация электричества в количестве, соответствующем количеству кинетической энергии указанного одного или нескольких блоков при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
Пункт 2. Способ в соответствии с пунктом 1, отличающийся тем, что укладка в штабель множества блоков с целью накопления энергии включает использование двигателя для перемещения указанных блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте.
Пункт 3. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте приводит в действие электрический генератор для генерации электроэнергии.
Пункт 4: Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или более блоков без изменения ориентации блока в пространстве во время осуществления его перемещения между более низкой отметкой по высоте и более высокой отметкой по высоте.
Пункт 5. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков на основании изменения азимутального угла крана.
Пункт 6. Способ в соответствии с пунктом 5, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из положения, более удаленного от башни, в положение, более близкое к башне.
Пункт 7. Способ п. 5, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из положения, более близкого к башне, в положение, более удаленное от башни.
Пункт 8. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает перемещение указанных одного или нескольких блоков из одного положения в другое положение благодаря поступательному перемещению крана, а также тем, что кран представляет собой мостовой кран, установленный на втором множестве блоков.
Пункт 9. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для уравновешивания сил на кране перемещение одного или нескольких блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает одновременное с практической точки зрения перемещение двух блоков, закрепленных на противоположных стрелах крана, с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте.
Пункт 10. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что для уравновешивания сил на кране перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте включает одновременное с практической точки зрения перемещение двух блоков, закрепленных на противоположных стрелах крана, с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
Пункт 11. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что с целью препятствования боковому смещению или опрокидыванию уложенных в штабель блоков укладка множества блоков включает такое позиционирование первого ряда блоков, имеющих первую схему укладки блоков, и такое позиционирование второго ряда блоков поверх первого ряда блоков, при котором второй ряд блоков имеет вторую схему укладки блоков, отличную от первой схемы укладки блоков.
Пункт 12. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что с целью перевязки блоков укладка множества блоков в штабель включает позиционирование каждого из блоков таким образом, чтобы он был ориентирован под углом 90 градусов и контактировал, по меньшей мере, с частью двух расположенных под ним блоков.
Пункт 13. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что с целью минимизации пространства между блоками в ряду, в котором блоки не контактируют друг с другом, перемещение блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте с целью их штабелирования включает размещение блоков в ряду таким образом, чтобы один или несколько блоков в ряду были ориентированы под углом 90 градусов относительно соседних с ними блоков в ряду.
Пункт 14. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что с целью предотвращения трения при подъеме и опускании блоков, перемещение блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для укладки блоков в штабель включает размещение блоков в ряду таким образом, чтобы один или несколько сопряженных боками блоков в ряду не контактировали друг с другом.
Пункт 15. Способ, соответствующий какому-либо из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что перемещение одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте или с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте включает поддержку блока за нижнюю поверхность блока.
Пункт 16. Система накопления энергии, включающая:
множество блоков; и
кран, включающий
раму,
электродвигатель-генератор,
одну или несколько подвижно соединенных с рамой грузовых тележек,
трос, подвижно соединенный с одной или несколькими грузовыми тележками и функционально соединенный с электродвигателем-генератором, и выполненный с возможностью функционального соединения с одним или несколькими из множества блоков,
отличающийся тем, что кран выполнен с возможностью укладки одного или более из множества блоков штабелем друг на друга путем перемещения указанных блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте для накопления в указанных блоках количества электрической энергии, соответствующего количеству потенциальной энергии указанных блоков, при этом кран также выполнен с возможностью извлечения одного или более из множества блоков из штабеля путем перемещения указанных блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации для генерации количества электроэнергии, соответствующего количеству кинетической энергии указанных одного или более блоков при их перемещении с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте.
Пункт 17. Система в соответствии с пунктом 16, отличающаяся тем, что одна или несколько грузовых тележек выбирают трос, чтобы поднять один или несколько блоков с более низкой отметки по высоте на более высокую отметку по высоте, а также тем, что электродвигатель-генератор вырабатывает электричество во время вытравливания троса при опускании одного или нескольких блоков с более высокой отметки по высоте на более низкую отметку по высоте под действием силы гравитации.
Пункт 18. Система в соответствии с каким-либо из пунктов 16-17, отличающаяся тем, что рама включает башню и множество соединенных с башней стрел, при этом каждая пара стрел распространяется до противоположных сторон башни, а одна или нескольких грузовых тележек подвижно соединены с каждой из множества стрел.
Пункт 19. Система в соответствии с пунктом 18, отличающаяся тем, что множество стрел состоит из двух стрел.
Пункт 20. Система в соответствии с пунктом 18, отличающаяся тем, что множество стрел состоит из шести стрел.
Пункт 21. Система в соответствии с пунктом 20, отличающаяся тем, что шесть стрел формируют три пары стрел, при этом каждая пара стрел распространяется до противоположных сторон башни с различной угловой ориентацией.
Пункт 22. Система в соответствии с каким-либо из пунктов 16-21, отличающаяся тем, что множество блоков включает первое множество блоков и второе множество блоков, при этом первое множество блоков уложено таким образом, чтобы они формировали окружающую пространство периферийную ветрозащитную конструкцию, предназначенную для того, чтобы предотвращать воздействие на пространство силы ветра, а также включает кран, выполненный с возможностью перемещения второго множества блоков, расположенных внутри пространства, с целью накопления или генерации электроэнергии.
Пункт 23. Система в соответствии с пунктом 22, отличающаяся тем, что ветрозащитная конструкция формирует периферийную поверхность имеющую в целом круглую форму.
Пункт 24. Система в соответствии с пунктом 22, отличающаяся тем, что ветрозащитная конструкция формирует периферийную поверхность имеющую в целом прямоугольную форму.
Пункт 25. Система в соответствии с пунктом 24, отличающаяся тем, что периферийная поверхность имеет квадратную форму.
Пункт 26. Система в соответствии с пунктом 25, отличающаяся тем, что рама формирует мост, который подвижно опирается на расположенные поверх ветрозащитной конструкции рельсовые направляющие и выполнен с возможностью перемещения в первом направлении, и включает одну или несколько подвижно соединенных с мостом грузовых тележек, выполненных с возможностью перемещения во втором направлении, перпендикулярном первому направлению.
Пункт 27. Система в соответствии с пунктом 22, дополнительно включающая третье множество блоков, из которых в пределах указанного пространства сформирован один или несколько поперечных элементов, служащих опорой ветрозащитной конструкции, при этом пространство разделено на одну или несколько частей одним или несколькими поперечными элементами, и второе множество блоков может быть перемещено в пределах указанной одной или нескольких частей пространства, ограниченного ветрозащитной конструкцией.
Пункт 28. Система в соответствии с каким-либо из пунктов 16-27, дополнительно включающая захватное устройство, соединенное с тросом и избирательно приводимое в действие для соединения с одним или несколькими из множества блоков с целью подъема и опускания указанного блока.
Пункт 29. Система в соответствии с пунктом 28, отличающаяся тем, что захватное устройство включает пару захватов, при этом каждый захват имеет один или несколько рычагов, которые могут быть переведены в убранное положение, позволяющее опускать захваты за пределы нижнего конца блока, и во взведенное положение, позволяющее одному или нескольким захватам располагаться в одном или нескольких углублениях в нижнем конце блока с целью зацепления захватов с блоком.
Пункт 30. Система в соответствии с пунктом 28, отличающаяся тем, что пара захватов имеет ближние концы, соединенные с поперечным элементом захватного устройства, при этом пара захватов находится на определенном расстоянии друг от друга и располагаются параллельно друг другу заканчиваясь периферийными концами захватов.
Пункт 31. Блок, предназначенный для использования в системе накопления и генерации энергии, включающий:
состоящий из бетона и имеющий прямоугольную форму корпус, размер которого по длине превышает размер по ширине, а размер по ширине превышает размер по глубине, плоскую грань, соединяющую сопряженные стороны корпуса, и одну или несколько выемок на нижней поверхности корпуса; и
прикрепленную к одному или нескольким углублениям металлическую пластину, предназначенную для предотвращения износа блока во время его перемещения.
Пункт 32. Блок в соответствии с пунктом 31, отличающийся тем, что соотношение длины, ширины и глубины корпуса составляет 4:2:1.
Пункт 33. Блок в соответствии с пунктом 31, отличающийся тем, что соотношение длины, ширины и глубины корпуса составляет 3:2:1.
Пункт 34. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-33, отличающийся тем, что длина корпуса составляет примерно 4 м.
Пункт 35. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-34, отличающийся тем, что плоская грань расположена под углом 45 градусов относительно сопряженных сторон корпуса.
Пункт 36. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-35, отличающийся тем, что вес корпуса составляет от 20 тонн до 55 тонн.
Пункт 37. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-36, отличающийся тем, что корпус симметричен в отношении первой центральной плоскости по ширине блока, а также в отношении второй центральной плоскости по глубине блока.
Пункт 38. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-37, отличающийся тем, что корпус имеет один или несколько каналов, проходящих сквозь всю длину блока от одного или нескольких ближних отверстий, расположенных на верхнем конце блока, до одного или нескольких дальних отверстий, расположенных на нижнем конце блока, причем дальние отверстия совпадают с одним или несколькими углублениями, расположенными на нижней поверхности корпуса.
Пункт 39. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-38, отличающийся тем, что один или несколько каналов представляют собой пару каналов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, проходящих по всей длине блока и отцентрированных по ширине и глубине блока.
Пункт 40. Блок в соответствии с пунктом 38, отличающийся тем, что одно или несколько ближних отверстий имеют коническую форму.
Пункт 41. Блок в соответствии с пунктом 38, отличающийся тем, что одно или несколько дальних отверстий выполнены ступенчатыми, а также тем, что как минимум часть металлической пластины формирует по меньшей мере одно дальнее отверстие из множества дальних отверстий, состоящего из одного или нескольких дальних отверстий.
Пункт 42. Блок в соответствии с пунктом 38, дополнительно включающий металлическую пластину, встроенную в блок вокруг одного или нескольких ближних отверстий, где по меньшей мере часть металлической пластины формирует скошенную поверхность одного или нескольких ближних отверстий.
Пункт 43. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-42, отличающийся тем, что корпус включает наружную оболочку из бетона, в которую заключен балласт из другого материала.
Пункт 44. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-43, отличающийся тем, что блок включает арматуру, вмонтированную в бетон.
Пункт 45. Блок в соответствии с каким-либо из пунктов 31-44, отличающийся тем, что блок включает верхнюю часть, формирующую верхнюю поверхность блока, среднюю часть, формирующую внешнюю поверхность блока, и нижнюю часть, формирующую нижнюю поверхность блока, причем верхняя и нижняя части включают высокопрочный бетон с относительно более высокой прочностью на сжатие и средняя часть включает низкосортный бетон, имеющий относительно более низкую прочность на сжатие.
Пункт 46. Блок в соответствии с пунктом 45, отличающийся тем, что верхняя и нижняя части включают высокопрочный бетон, имеющий прочность на сжатие от 10 до 60 МПа, а средняя часть включает низкосортный бетон, имеющий прочность на сжатие от 3 до 8 МПа.
Пункт 47. Блок в соответствии с пунктом 45, дополнительно включающий один или несколько армирующих слоев, расположенных в одной из следующих частей блока: верхней, средней и нижней, - или одновременно в нескольких из них.
Пункт 48. Блок в соответствии с пунктом 47, отличающийся тем, что указанный один или несколько армирующих слоев выполнены из строительной стали.
Пункт 49. Захватное устройство, предназначенное для использования при подъеме и опускании блоков в системе накопления и генерации энергии, включающее:
корпус, включающий
поперечный элемент, соединяемый с тросом, приводимым в действие краном,
пару захватов, отходящих дистально от корпуса поперечного элемента, и
один или несколько рычагов, расположенных в периферийной части каждого захвата из пары захватов,
отличающийся тем, что один или несколько рычагов могут переведены в два положения: убранное положение, позволяющее опускать захватное устройство ниже нижнего конца блока, и взведенное положение, позволяющее одному или нескольким рычагам входить в зацепление с нижним концом блока и тем самым входить в зацепление с блоком.
Пункт 50. Захватное устройство в соответствии с пунктом 49, дополнительно включающее конический периферийный конец, прикрепленный к каждой из пар захватов, которые позволяют захватам самоцентрироваться относительно ближних отверстий блока при введении периферийных концов в ближние отверстия, при этом конические части выполнены с возможностью выдвигаться за пределы нижней поверхности блока, когда захватное устройство соединено с блоком.
Пункт 51. Захватное устройство в соответствии с пунктом 50, отличающееся тем, что один или несколько рычагов представляют собой множество рычагов, расположенных по окружности вокруг периферийной части каждого из захватов со стороны периферийных концов.
Пункт 52. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-51, отличающееся тем, что каждая из пар захватов является трубчатой.
Пункт 53. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-52, отличающееся тем, что в убранном положении один или несколько рычагов ориентированы параллельно центральной оси захватов.
Пункт 54. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-53, отличающееся тем, что во взведенном положении один или несколько рычагов поворачиваются наружу относительно захватов, с тем чтобы выступать за пределы боковой поверхности захватов.
Пункт 55. Захватное устройство в соответствии с пунктом 54, отличающееся тем, что во взведенном положении один или несколько рычагов поворачиваются наружу и выступают под острым углом относительно центральной оси захватов.
Пункт 56. Захватное устройство в соответствии с пунктом 55, дополнительно включающее подпружиненное тросовое устройство, имеющее один или несколько тросов, прикрепленных к одному или нескольким рычагам и к пружине, отличающееся тем, что растяжение пружины заставляет один или несколько рычагов поворачиваться наружу во взведенное положение, а также тем, что сжатие пружины заставляет один или несколько рычагов поворачиваться внутрь в убранное положение.
Пункт 57. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-56, дополнительно включающее ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью определения положения одного или нескольких рычагов относительно блока до зацепления одного или нескольких рычагов с блоком.
Пункт 58. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-57, дополнительно включающее одно или несколько отверстий в периферийной части по меньшей мере одной из пары захватов, находящихся в гидравлическом сообщении с источником подачи воздуха, при этом источник подачи воздуха выполнен с возможностью подачи воздуха через одно или несколько отверстий на верхнюю поверхность блока по мере приближения захватов к блоку, с целью удаления пыли и мусора с верхней поверхности блока до соприкосновения корпуса с блоком.
Пункт 59. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-58, дополнительно включающее одно или несколько отверстий, расположенных возле одного или нескольких рычагов и находящихся в гидравлическом сообщении с источником подачи воздуха, при этом источник подачи воздуха выполнен с возможностью подачи воздуха через указанное одно или несколько отверстий в пространство между рычагами и парой захватов в то время, когда захваты находятся во взведенном положении, с целью очищения указанного пространства от мусора и обеспечения одному или нескольким рычагам возможности беспрепятственно смещаться в убранное и взведенное положения.
Пункт 60. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 49-59, дополнительно включающее коробку передач, включающую первый диск, закрепленный на ближнем коннекторе, прикрепленном к поперечному элементу с возможностью вращения, второй диск, прикрепленный к поперечному элементу и вращающийся при помощи электрического двигателя, а также цепь, огибающую и соединяющую первый и второй диски.
Пункт 61. Захватное устройство в соответствии с пунктом 60, отличающееся тем, что коробка передач выполнена с возможностью вращения корпуса в состоянии, когда последний не присоединен к блоку, при этом электрический двигатель вращает второй диск относительно первого диска чтобы вызвать изменение ориентации корпуса относительно ближнего коннектора.
Пункт 62. Захватное устройство в соответствии с пунктом 60, отличающееся тем, что коробка передач выполнена с возможностью вращения корпуса в состоянии, когда последний присоединен к блоку, с целью компенсации, по меньшей мере частично, вращения крана, функционально соединенного с ближним коннектором, для чего электродвигатель вращает второй диск относительно первого диска чтобы произвести изменение ориентации корпуса относительно ближнего коннектора с тем, чтобы соединенный с корпусом блок, сохранял ту же ориентацию и испытывал нулевой момент.
Пункт 63. Способ работы захватного устройства для подъема и опускания блоков в системе накопления и генерации энергии, включающий:
опускание захватного устройства относительно блока;
введение пары захватов захватного устройства через пару каналов в блоке до тех пор, пока периферийный конец пары захватов не выступит за пределы пары каналов;
перевод одного или нескольких рычагов, подвижно соединенных с парой захватов, из убранного положения во взведенное положение; и
введение в зацепление одного или нескольких рычагов, находящихся во взведенном положении, с утопленной периферийной поверхностью пары каналов, что позволяет поднимать блок при помощи захватного устройства.
Пункт 64. Способ в соответствии с пунктом 63, дополнительно включающий определение положения одного или нескольких рычагов, расположенных на паре захватов, относительно блока при помощи ультразвукового датчика до перевода одного или нескольких рычагов во взведенное положение.
Пункт 65. Способ в соответствии с каким-либо из пунктов 63-64, отличающийся тем, что введение пары захватов в пару каналов включает введение конических концевых частей пары захватов в пару каналов, при котором конические концевые части самоцентрируют пару захватов относительно пары каналов во время введения пары захватов в пару каналов.
Пункт 66. Способ в соответствии с каким-либо из пунктов 63-65, дополнительно включающий подачу некоторого количества воздуха из конических торцевых частей на ближнюю поверхность одного или нескольких блоков для очистки ближней поверхности блоков.
Пункт 67. Захватное устройство в соответствии с каким-либо из пунктов 63-66, дополнительно включающее подачу некоторого количества воздуха в пространство между одним или несколькими рычагами и парой захватов, когда рычаги находятся во взведенном положении, с целью очищения указанного пространства от мусора и обеспечения возможности перевода одного или нескольких захватов в убранное положение или во взведенное положение.
[0134] Хотя некоторые варианты осуществления изобретений были описаны, эти варианты осуществления изобретения были представлены исключительно в качестве примера и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения. Действительно, новые способы и системы, описанные в настоящем патентном документе, могут быть осуществлены во множестве других форм. Кроме того, различные упущения, замены и изменения в системах и способах, описанных в настоящем патентном документе, могут быть сделаны без отступления от общей идеи настоящего изобретения. Прилагаемая формула изобретения и ее эквиваленты предназначены для охвата таких форм или модификаций, которые входят в объем охраны и охвачены общей идеей настоящего изобретения. Соответственно, объем настоящих изобретений определяется только ссылкой на прилагаемую формулу изобретения.
[0135] Функции, материалы, характеристики или группы, описанные в сочетании с конкретным признаком, вариантом осуществления или примером, должны пониматься как применимые к какому-либо другому признаку, варианту осуществления или примеру, описанному в настоящем разделе или в другом месте настоящего описания, если они не несовместимы с ними. Все признаки, раскрытые в настоящем описании (включая какие-либо сопроводительные материалы, такие как формула изобретения, реферат и чертежи), и/или все этапы какого-либо способа или процесса, раскрытого таким образом, могут быть объединены в какую-либо комбинацию, за исключением комбинаций, где по крайней мере некоторые из таких признаков и/или этапов являются взаимоисключающими. Объем охраны не ограничивается деталями каких-либо вариантов осуществления изобретения, изложенных выше. Правовая охрана распространяется на какой-либо новый признак или какую-либо новую комбинацию признаков, раскрытых в настоящем описании (включая какие-либо сопроводительные материалы, такие как формула изобретения, реферат и чертежи), или на какой-либо новый этап или какую-либо новую комбинацию этапов какого-либо способа или процесса, раскрытых таким образом.
[0136] Кроме того, некоторые признаки, которые описаны в настоящем изобретении в контексте различных вариантов его осуществления, также могут быть осуществлены в совокупности в одном варианте осуществления изобретения. И наоборот, различные признаки, которые описываются в контексте одного варианта осуществления изобретения, также могут быть реализованы в нескольких вариантах его осуществления отдельно или в како-либо подходящей суб-комбинации. Более того, хотя признаки могут быть описаны выше как обеспечивающие технический результат в определенных комбинациях, один или несколько признаков из заявленной комбинации могут в некоторых случаях быть исключены из комбинации, и комбинация может быть заявлена как суб-комбинация или вариация субкомбинации.
[0137] Кроме того, несмотря на то, что определенные действия могут быть изображены на чертежах или описаны в описании в определенном порядке, такие действия не обязательно должны выполняться в именно в таком порядке, или последовательно, также не обязательно чтобы для достижения желаемого технического результата были выполнены все описанные действия. Другие действия, которые не изображены или не описаны, могут быть включены в приведенные в качестве примеров способы и процессы. Например, одно или несколько дополнительных действий могут быть выполнены до, после, одновременно с или между какими-либо из описанных действий. Кроме того, в других вариантах осуществления изобретения порядок действий может быть изменен. Специалисты в данной области поймут, что в некоторых вариантах осуществления изобретения фактические шаги, предпринятые в изображенных и/или описанных процессах, могут отличаться от тех, которые приведены на чертежах. В зависимости от варианта осуществления изобретения некоторые из описанных выше шагов могут быть удалены, другие могут быть добавлены. Кроме того, признаки и атрибуты конкретных описанных выше вариантов осуществления изобретений могут быть объединены различными способами для формирования дополнительных вариантов осуществления изобретения, все из которых входят в объем охраны, испрашиваемый в соответствии с настоящим патентным документом. Кроме того, разделение различных компонентов системы в описанных выше вариантах осуществления изобретения, не следует понимать как требующее такого разделения во всех реализациях, и следует понимать, что описанные компоненты и системы, как правило, могут быть интегрированы вместе в один продукт или включены в несколько продуктов.
[0138] Для целей настоящего изобретения, в данном патентном документе описаны некоторые аспекты, преимущества и новые признаки. Не обязательно все такие преимущества могут быть достигнуты в соответствии с каким-либо конкретным вариантом осуществления изобретения. Таким образом, например, специалисты в данной области признают, что изобретение может быть воплощено или осуществлено таким образом, что будет достигнуто одно преимущество или группа преимуществ, как это описано в настоящем патентном документе, без необходимости достижения других преимуществ, как это может быть описано или предложено в настоящем патентном документе.
[0139] Условное наклонение, обозначенное такими лингвистическими единицами как “может”, “мог”, “возможен” или “может быть”, если специально не указано иное или не понимается иное исходя из контекста, в котором оно использовано, как правило, предназначено для передачи того, что некоторые варианты осуществления изобретения включают, в то время как другие варианты осуществления изобретения не включают, определенные признаки, элементы и/или шаги. Таким образом, такое условное наклонение обычно не подразумевает, что признаки, элементы и/или шаги являются тем или иным образом обязательными для одного или нескольких вариантов осуществления изобретения или что один или несколько вариантов осуществления изобретения обязательно включают логику для принятия решения, с пользовательским вводом или запросом или без них, независимо от того включены ли эти признаки, элементы и/или шаги в какой-либо конкретный вариант осуществления изобретения или должны быть выполнены при его осуществлении, или нет.
[0140] Сослагательное наклонение, обозначенное такими лингвистическими единицами, как, к примеру “по крайней мере один из X, Y и Z", если прямо не указано иное или если иначе понимается в связи с контекстом, в котором оно используется, в целом предназначено для передачи того, что элемент, термин и тому подобное может быть либо X, Y, либо Z. Таким образом, такое сослагательное наклонение обычно не подразумевает, что определенные варианты осуществления изобретения требуют наличия по крайней мере одного из элементов X, по крайней мере одного из элементов Y и по крайней мере одного из элементов Z.
[0141] Указание относительных величин, используемый в настоящем патентном документе, обозначенное такими лингвистическими единицами терминами, как “приблизительно”, “около”, “в целом” и “практически”, представляет собой указание на значение, величину или характеристику, близкие к заявленному значению, величине или характеристике, при которых, тем не менее, выполняется желаемая функция или достигается желаемый результат. Например, термины "приблизительно", "около", "в целом" и "практически" могут относиться к значению, которое находится в пределах менее 10%, менее 5%, менее 1%, менее 0,1% и менее 0,01% от указанного значения. В качестве другого примера, в некоторых вариантах осуществления изобретения термины "в целом параллельный" и "по существу параллельный" относятся к значению, величине или характеристике, которые отклоняются от точно параллельного расположения менее чем на 15 градусов, 10 градусов, 5 градусов, 3 градуса, 1 градус или 0,1 градуса.
[0142] Объем настоящего изобретения не должен ограничиваться конкретными описаниями предпочтительных вариантов осуществления изобретения, изложенными в настоящем разделе или в другом месте настоящего описания, и может быть определен формулой изобретения, представленной в настоящем разделе или в другом месте настоящего описания или формулой, которая может быть представлена в будущем. Формулировки, применяемые в формуле изобретения должны толковаться широко на основе формулировок, используемых в формуле изобретения, и ни в коем случае не ограничительно в соответствии с примерами, описанными в настоящем описании или во время рассмотрения настоящей заявки; это означает, что такие примеры должны толковаться как неисключительные.