ПЬЕЗОГЕНЕРАТОР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
PIEZOELECTRIC GENERATOR OF RAILWAY VEHICLE

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям энергии, а именно к преобразователям, работающим на основе применения резонансных свойств пьезоэлектрических материалов, и может быть использовано в качестве отдельного устройства закрепляемого к колесной паре железнодорожного транспортного средства.
Изобретение может быть использовано в качестве источника переменного или постоянного тока на железнодорожном транспорте.
В настоящее время в мире существует множество предложений, патентов и действующих моделей устройств, преобразующих энергию разнообразных механических деформаций, сопутствующих природным явлениям, работе машин или движений человека в электрическую посредством пьезоэлементов (например, Mitcheson, P., «Energy Harvesting from Human and Machine Motion for Wireless Electronic Devices», Proceedings of IEEE, vol. 96, p. 1457, 2008; патенты US 6767161 B1, US 4739179 A, RU 2470452). Исследования в области создания подобных устройств ведутся рядом университетов и компаний. В англоязычной литературе появился специальный термин, обозначающий сущность таких преобразователей: Energy Harvesting. Все системы подобного типа являются открытыми, поскольку источники механических деформаций являются внешними по отношению к пьезоэлементам и связанным с ними электротехническими схемами. Поэтому в таких устройствах возможна генерация полезной электроэнергии, превышающей затраты энергии, необходимой для обеспечения работы самого устройства. В результате проведенного предварительного патентного поиска, устройств с преобразованием энергии при движении колесных железнодорожных транспортных средства в электрическую не найдено.
Техническим результатом предлагаемого решения является пьезоэлектрический генератор, устанавливаемый на колесной паре железнодорожного транспортного средства, выходная энергия которого может использоваться для разложения воды на кислород и водород водяного двигателя железнодорожного транспортного средства, а также может использоваться для эллипсоидных излучателей.
На фиг 1, 2 изображена железнодорожная колесная пара содержащая колеса 26, которые скреплены валом 25 концы которого посредством связей 27 связаны с вагонной тележкой 28. Корпус тележки связан с корпусами пьезогенераторов 29 которые могут располагаться вдоль осей Б-Б, С-С и через ролики 11, взаимодействуют с волнообразной соосно расположенной по отношению к валу твердой имеющей направляющие под ролики канавки 31 поверхностью 30 жестко соединенной с колесной парой. Пьезогенератор состоит из упора 10 на конце которого закреплен вращающейся ролик 11. Шток 8, взаимодействует через зазор с группой пьезоэлементов 7 расположенных между корпусом 28 и пластиной 12. Шток 8 содержит упорную пружину 14, необходимой жесткости. Между упором 10 и корпусом 28 расположена вторая ходовая пружина 13 с вставленным в нее ходовым штоком 9. Таким образом, пьезогенератор железнодорожного транспортного средства содержит колесную пару, связанную с вагонной тележкой, причем колесная пара содержит соосно жестко установленную волнообразную поверхность с перпендикулярно относительно оси вращения волнами которые взаимодействуют через направляющие канавки с роликами пьезогенераторов радиально установленных относительно оси вращения колесной пары, причем пьезогенераторы жестко связаны с вагонной тележкой.
Работа устройства заключается в том, что при движении колесного транспортного средства вращающаяся волнообразная поверхность действуя на ролик, перемещает через упор ходовой шток, который действуя на группу пьезоэлементов с заданной силой определяемой жесткостью пружины 14 вызывает выходное напряжение этой группы, которое подается на вход электронной схемы для дальнейшего получения необходимой выходной временной характеристики. При использовании опорной пружины повышенной жесткости предотвращается перегрузка пьезоэлементов.