СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ
POWER GENERATION METHOD AND DEVICE

Изобретение относится к области энергетики.
Известен способ получения энергии на основе преобразования кинетической энергии ветра в электроэнергию [Герман Хедер. Конструирование и расчеты. Госмашметиздат. 1934. Москва, (стр.499)]. Способ заключается в следующем. Воздушные массы, перемещаясь, вследствие своего давления на лопасти пропеллера, вращают их. Кинетическая энергия ветра преобразуется во вращательное движение пропеллера. Ось пропеллера соединена с электрогенератором, который преобразует вращательное движение в электроэнергию. Недостатком этого способа является ограниченность мощности, зависимость получаемой энергии от природно-климатических условий, географических условий, непредсказуемость на длительный срок, необходимость занятия больших площадей.
Также известен способ получения энергии на основе преобразования кинетической энергии воды в водопадах в электроэнергию [Герман Хедер. Конструирование и расчеты. Госмашметиздат. 1934. Москва, (стр.485)]. Способ заключается в следующем. Вода падает с определенной высоты на лопасти турбины. Турбина преобразует кинетическую энергию падающей воды во вращательное движение оси турбины, которая соединена с электрогенератором. Электрогенератор вырабатывает электроэнергию. Недостатком этого способа является необходимость привязки к определенному месту, где есть перепад воды по высоте или необходимость постройки плотин со сложными и дорогостоящими гидротехническими сооружениями. Занятием водохранилищами больших площадей, возможности непредвиденных экологических последствий, ограниченность энергопотенциала и мощностей, зависимость от природно-климатических условий, возможности катастрофических последствий при разрушении гидротехнических сооружений.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому способу является способ получения энергии на основе использования энергии морских волн, заключающийся в том, что колебания поплавка посредством двуплечного рычага через механический привод поднимают платформу домкрата с грузом, опускаясь вниз под действием веса груза, платформа домкрата с грузом приводит в движение ротор электрогенератора, вырабатывающего электрический ток и находящегося в герметично закрытом внутреннем пространстве основания, которое закрепляют на дне в прибрежной зоне, при этом одновременно осуществляют концентрацию фронта волны посредством направляющей платформы, закрепленной на бетонном основании, начало платформы располагают на уровне поверхности воды для направления фронта волны на принимающую платформу, которая, отклоняясь под действием удара фронта волны и веса воды волны, также через механический привод вращает домкрат, который поднимает платформу домкрата с грузом вверх, по мере стекания с принимающей платформы воды она возвращается в исходное положение с помощью возвратно-демпфирующей пружины, которую одним концом связывают с приемной платформой, а другим концом закрепляют на бетонном основании [Заявка №2008145627/06(059625) от 20.11.2008 г. «Способ и устройство для получения энергии»].
Существо данного способа получения энергии состоит в следующем. Движение механического привода под действием колебаний поплавка и отклонения принимающей платформы не вращает непосредственно ротор электрогенератора, а вращает через механический привод домкрат. Вследствие этого домкрат осуществляет подъем платформы домкрата с грузом, и тем самым осуществляется аккумуляция потенциальной гравитационной энергии. Накопив определенную, заранее заданную потенциальную гравитационную энергию, осуществляется опускание платформы домкрата с грузом под действием своего веса. Опускаясь, платформа домкрата с грузом трансформирует потенциальную гравитационную энергию в энергию вращения ротора электрогенератора через механический привод, вследствие чего электрогенератор вырабатывает электроэнергию. По мере стекания с принимающей платформы воды она возвращается в исходное положение с помощью возвратно-демпфирующей пружины. Вследствие предварительной аккумуляции энергии гравитации уменьшаются переходные процессы, связанные с выходом на оптимальный режим ротора электрогенератора, и повышается эффективность трансформации энергии. В данном случае появляется возможность любое время сохранять без потерь аккумулированную энергию, а в требуемый момент получать электроэнергию необходимой повышенной мощности. Также в данном случае уменьшаются переходные процессы, связанные с неравномерной скоростью вращения ротора электрогенератора относительно оптимального режима работы электрогенератора, обусловленные прерывистой, неравномерной работой привода ротора электрогенератора.
Недостатками этого способа являются:
- модули могут подвергаться разрушительному воздействию штормов;
- ограниченные принципиальные возможности по наращиванию мощностей;
- зависимость получения больших мощностей от погодных условий.
Таким образом, основными недостатками прототипа являются: разрушительное влияние штормов и зависимость получения больших мощностей от погодных условий.
Задачей изобретения является осуществление получения электроэнергии и повышение мощности вырабатываемой энергии не зависимо от погодных условий на основе использования предварительной трансформации энергии взрыва в потенциальную энергию гравитации и упругости.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения энергии, заключающийся в том, что принимающей платформой сжимают возвратно-демпфирующую пружину, которая затем, разжимаясь, возвращает принимающую платформу в исходное состояние, поднимают платформу домкрата с грузом вверх, опускают под действием веса груза платформу домкрата вниз и через механический привод вращают ротор электрогенератора, дополняют тем, что разжимаясь, возвратно-демпфирующая пружина через механический привод также вращает ротор электрогенератора, при этом сжатие возвратно-демпфирующей пружины и подъем платформы домкрата с грузом вверх осуществляется периодически в направляющей полости за счет энергии расширяющихся газов, получающихся при взрыве.
Предлагаемый способ можно пояснить с помощью Фиг.1. На Фиг.1 представлены составляющие элементы и их взаимосвязи для понимания существа предложенного. На Фиг.1 обозначены: 1 - возвратно-демпфирующая пружина; 2 - платформа домкрата с грузом; 3 - механический привод; 4 - ротор электрогенератора; 5 - расширяющиеся газы при взрыве; 6 - стенки направляющей полости; 7 - принимающая платформа; 8 - взрывная камера.
Исходя из обозначений на данном чертеже, позиции, связанные с совокупностью действий одного цикла в предлагаемом способе, можно представить следующим образом:
Позиция 1 - расширяющиеся газы при взрыве 5 во взрывной камере 8. Позиция 2 - подъем платформы домкрата с грузом 2 и сжатие возвратно-демпфирующей пружины 1 принимающей платформой 7 в направляющей полости 6. Позиция 3 - опускание платформы домкрата с грузом 2 и расжатие возвратно-демпфирующей пружины 1 с возвращением принимающей платформы 7 в исходное состояние в направляющей полости 6. Позиция 4 - вращение посредством механического привода 3 ротора электрогенератора 4.
Предлагаемый способ получения энергии состоит в следующем. В направляющей полости 6 имеется объем, который условно можно обозначить как «взрывная камера» 8, в который поступает «рабочее тело». «Рабочее тело» вследствие взрыва 5 (позиция 1) должно превращаться в газообразное состояние, значительно увеличиваясь в объеме. Это может быть вода, водяная смесь, вода с взвешенными частицами химического элемента или вещества (например, частицами угля). Предполагается, что при взрыве взрывного устройства, находящегося в «рабочем теле», или взрыве самого «рабочего тела» «рабочее тело» трансформируется с существенным увеличением своего объема. С точки зрения экологии приоритет отдается водяным смесям, которые вследствие взрыва преобразуются в пар. Объем «рабочего тела» должен быть расчетным, в соответствии с мощностью взрывчатого вещества взрывного устройства. В принципе и объем «рабочего тела», и мощность взрывного устройства могут быть разными, в зависимости от требуемой мощности получаемой электроэнергии. «Взрывная камера» 8 ограничена стенками направляющей полости 6, принимающей платформой 7 и платформой домкрата с грузом 2. Расширяющиеся при взрыве газы (пар) оказывают давление на принимающую платформу 7 и платформу домкрата с грузом 2. Вследствие этого принимающая платформа 7 и платформа домкрата с грузом 2 начинают перемещаться в направляющей полости 6. При этом принимающая платформа 7 сжимает возвратно-демпфирующую пружину 1, аккумулируя в ней энергию упругости, а платформа домкрата с грузом 2 поднимается вверх, аккумулируя энергию гравитации (позиция 2). В дальнейшем давление падает, и возвратно-демпфирующая пружина 1, разжимаясь, возвращает принимающую платформу 7 в исходное состояние (позиция 3), при этом через механический привод 3 она вращает ротор электрогенератора 4, вырабатывающего электроэнергию (позиция 4). Одновременно платформа домкрата с грузом 2 опускается под действием своего веса (позиция 3) и также через механический привод 3 вращает ротор электрогенератора 4 (позиция 4). Далее циклы повторяются. В данном случае, по отношению к прототипу, для получения электроэнергии используется потенциальная энергия и гравитации, и упругости. Получение электроэнергии не зависит от климатических условий. Имеется возможность получения очень больших мощностей. При использовании энергии микротермоядерных взрывных устройств в сочетании с рабочим телом на основе водяных взвесей описанным способом можно получить практически неисчерпаемый мощный источник электроэнергии, который является экологически чистым и безопасным, так как направляющую полость можно заглубить в землю. Данный предлагаемый способ получения энергии можно назвать «Систолическим» (по аналогии с работой сердца), так как он основан на импульсно-циклическом «расширении-сжатии» и трансформации энергии.
Для реализации способа получения энергии предлагается «Устройство для получения энергии», которое отличается от устройства, используемого в «Способе и устройстве для получения энергии» - прототипе [Заявка №2008145627/06(059625) от 20.11.2008 г. «Способ и устройство для получения энергии»].
Устройство прототипа, содержащее поплавок, второй поплавок, направляющую платформу, принимающую платформу, гофрированный кожух, механический привод, электрогенератор с ротором, шарнирно закрепленный двуплечий рычаг, один конец которого механически связан с поплавком, а второй конец - с механическим приводом, второй конец которого связан с ротором электрогенератора, и бетонное основание, внутри которого в герметичном закрытом объеме расположены механический привод и электрогенератор, второй шарнирно закрепленный рычаг, рычаг принимающей платформы, возвратно-демпфирующая пружина, первый механический привод, коробка передач, второй механический привод, при этом двуплечий рычаг и второй рычаг шарнирно закреплены к бетонному основанию, первый конец второго рычага соединен со вторым поплавком, а второй конец его механически связан с первым концом механического привода, к бетонному основанию закреплена направляющая платформа, в конце которой через закрытый гофрированный кожух шарнирно к бетонному основанию закреплена принимающая платформа, нижний конец которой связан с первым концом рычага приемной платформы, второй конец которого механически связан с первым концом первого механического привода, а также соединен с возвратно-демпфирующей пружиной, второй конец которой закреплен на бетонном основании, второй конец первого механического привода механически связан с входом коробки передач, выход которой связан с первым концом второго механического привода, второй конец которого связан с ротором электрогенератора, не позволяет получать организованно интегрированную энергию, связанную с аккумуляцией потенциальной гравитационной энергии и потенциальной энергии упругости при трансформации энергии взрыва.
i
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и реализация предлагаемого способа получения энергии. Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее механический привод, первый механический привод, второй механический привод, электрогенератор с ротором, принимающую платформу, возвратно-демпфирующую пружину, коробку передач, бетонное основание, при этом конец первого механического привода соединен с входом коробки передач, а второй механический привод соединяет выход коробки передач и ротор электрогенератора, первый конец возвратно-демпфирующей пружины соединен с бетонным основанием, дополнительно введены направляющая полость, m - платформ домкрата с грузом, m - фиксаторов платформ домкрата, запирающий затвор, направляющая затвора, приемник затвора, спусковой клапан, шланг насоса, насос, при этом основание направляющей полости соединено с бетонным основанием, второй конец возвратно-демпфирующей пружины соединен с принимающей платформой, внешняя сторона стенки направляющей полости соединена с запирающим затвором, который соединен с направляющей затвора, которая соединена с приемником затвора, бетонное основание соединено с шлангом насоса, который соединен с насосом, в принимающей платформе находится спусковой клапан, m - фиксаторов платформ домкрата соединены с внутренней стороной стенки направляющей полости, они фиксируют m - платформ домкрата с грузом, при этом расстояние между i и i+1 платформами домкрата с грузом равно H, платформы домкрата с грузом соединены с началом первого механического привода, принимающая платформа соединена с началом механического привода, конец которого соединен с входом коробки передач.
На Фиг.2 представлен чертеж предлагаемого устройства для получения энергии. Исходя из представленного рисунка предлагаемое устройство для получения энергии содержит: механический привод 9, первый 10 механический привод, второй 11 механический привод, электрогенератор с ротором 12, принимающую платформу 13, возвратно-демпфирующую пружину 14, коробку передач 15, бетонное основание 16, направляющая полость 17, m - платформ домкрата с грузом 18, m - фиксаторов платформ домкрата 19, запирающий затвор 20, направляющую затвора 21, приемник затвора 22, спусковой клапан 23, шланг насоса 24, насос 25.
l
Устройство работает следующим образом. Через приемник затвора 22, направляющую затвора 21 и запирающий затвор 20 на принимающую платформу 13 подается рабочее тело с взрывным устройством. Запирающий затвор 20 герметично закрывается. Осуществляется подрыв взрывного устройства и преобразование рабочего тела, вследствие взрыва, с существенным возрастанием его объема, а соответственно и возрастанием давления на стенки направляющей полости 17, принимающую платформу 13 и первую платформу домкрата с грузом 18. Под действием давления принимающая платформа 13 начинает опускаться вниз вдоль внутренних стенок направляющей полости 17 и сжимает возвратно-демпфирующую пружину 14. В принципе, вместо возвратно-демпфирующей пружины 14 можно использовать любое устройство, аккумулирующее энергию упругости. Сжимаясь, возвратно-демпфирующая пружина 14 аккумулирует в себе энергию упругости. Одновременно осуществляется подъем первой из m - платформ домкрата с грузом 18. Вес первой из m - платформ домкрата с грузом 18 выбирается таким, чтобы платформа двигалась с необходимым ускорением, вследствие расширяющихся газов, и давление на стенки направляющей полости не превысило допустимую величину. Пройдя расстояние H, первая платформа домкрата с грузом 18 сталкивается со второй платформой домкрата с грузом 18 и отдает ей часть своей кинетической энергии. Обе платформы двигаются вместе вверх вдоль внутренних стенок направляющей полости 17. Суммарная инерционность платформ возрастает, но вследствие возрастания объема, занимаемого газообразным рабочим телом, давление на стенки направляющей полости 17 не возрастает. В конечном итоге все m - платформ домкрата с грузом 18 поднимаются на определенную расчетную высоту. При этом аккумулируется потенциальная гравитационная энергия. Таким образом, энергия взрыва и трансформации рабочего тела трансформируется в потенциальную энергию упругости и потенциальную энергию гравитации. Суммарная потенциальная энергия равна
, где
i
l
упр.max
пп
рт
пп
P - вес i-й платформы домкрата с грузом; H - расстояние между i и i+1 платформами; F - максимальная сила упругости возвратно-демпфирующей пружины при сжатии ее принимающей платформой; P - вес принимающей платформы; Р - вес рабочего тела; ΔS - расстояние, на которое опустилась принимающая платформа.
Затем начинается опускание платформ домкрата с грузом 18 под действием своего веса и подъем принимающей платформы 13 под действием силы упругости возвратно-демпфирующей пружины 14. При этом через механический привод 9 и первый механический привод 10, коробку передач 15, которая регулирует передаточное число и соответственно усилие, осуществляется вращение ротора электрогенератора 12 и преобразование потенциальной энергии гравитации и упругости в электрическую энергию. Платформы домкрата с грузом 18 по мере своего опускания фиксируются на своих местах фиксаторами платформ домкрата 19. При подъеме принимающей платформы 13 открывается спусковой клапан 23, находящийся в ней, и через него осуществляется выход отработанного рабочего тела, которое далее вследствие концентрации, посредством шланга насоса 24 и насоса 25 выводится из направляющей полости. Вследствие взрывного характера преобразования рабочего тела его активности складываются более организованно, чем достигается более эффективная трансформация энергии, то есть возрастает коэффициент полезного действия всей системы по отношению к плавному долговременному преобразованию потенциальной энергии рабочего тела (например, в турбинах).