СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ
METHOD OF AND DEVICE FOR ENERGY GENERATION

Изобретение относится к области энергетики.
Известен 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 [Патент №2398130 по заявке №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.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому способу является 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 [Патент №2435071 по заявке №2010124635 от 17.06.2010 г «Способ и устройство для получения энергии»].
Существо данного способа получения энергии состоит в следующем. Направляющую полость можно обозначить как «взрывная камера», в которую поступает «рабочее тело». «Рабочее тело» вследствие взрыва (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» ограничена стенками направляющей полости, принимающей платформой и платформой домкрата с грузом. Расширяющиеся при взрыве газы (пар), оказывают давление на принимающую платформу и платформу домкрата с грузом. Вследствие этого принимающая платформа и платформа домкрата с грузом начинают перемещаться в направляющей полости. При этом принимающая платформа сжимает возвратно-демпфирующую пружину, аккумулируя в ней энергию упругости, а платформа домкрата с грузом поднимается вверх, аккумулируя энергию гравитации (позиция 2). В дальнейшем давление падает и возвратно-демпфирующая пружина, разжимаясь, возвращает принимающую платформу в исходное состояние (позиция 3), при этом через механический привод она вращает ротор электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию (позиция 4). Одновременно платформа домкрата с грузом опускается под действием своего веса (позиция 3) и также через механический привод вращает ротор электрогенератора (позиция 4). Далее циклы повторяются. В данном случае для получения электроэнергии используется потенциальная энергия и гравитации и упругости. Получение электроэнергии не зависит от климатических условий. Имеется возможность получения очень больших мощностей.
Недостатками этого способа являются:
- потеря части энергии взрыва за счет демпфирующего эффекта заполняющими взрывную камеру газами (парами);
- достаточно длительное время цикла вследствие необходимости откачки конденсата;
- необходимость громоздких и инертных механических систем для трансформации энергии взрыва в электроэнергию.
Таким образом, основными недостатками прототипа являются: потеря части энергии взрыва за счет демпфирующего эффекта заполняющими взрывную камеру газами (парами), достаточно длительное время цикла вследствие необходимости откачки конденсата, необходимость громоздких и инертных механических систем для трансформации энергии взрыва в электроэнергию.
Задачей изобретения является осуществление получения электроэнергии с повышением эффективности трансформации энергии взрывного изменения давления, уменьшение времени циклов получения электроэнергии, устранение громоздких и инертных механических систем, вследствие чего повышается эффективность концентрации электроэнергии.
Поставленная задача достигается тем, что способ получения энергии, заключающийся в том, что во внутренней полости взрывной камеры осуществляют взрывное повышение давления на внутренние стенки взрывной камеры, отличающийся тем, что внутреннюю поверхность взрывной камеры связывают с пьезоэлементами, которые вырабатывают электрическую энергию при ударном действии изменения давления от волны давления внутри полости взрывной камеры, а подвод энергии волны давления к внутренним стенкам взрывной камеры и соответственно пьезоэлементам осуществляют посредством изменения давления наполнителя внутренней полости взрывной камеры, которым заполняют всю внутреннюю полость взрывной камеры и в качестве которого используют воду, при этом в качестве взрывного повышения давления используют источник периодического импульсного изменения давления на воду, а электрические потенциалы всех пьезоэлементов аккумулируют на клеммах снятия электрического напряжения.
Предлагаемый способ можно пояснить с помощью чертежа. На чертеже представлены составляющие элементы устройства реализации данного способа и их взаимосвязи для понимания существа предложенного. На чертеже обозначены: 1 - внешняя оболочка взрывной камеры; 2 - внутренняя полость взрывной камеры; 3 - внутренние стенки взрывной камеры; 4 - пьезоэлементы; 5 - источник периодического импульсного изменения давления; 6 - газопроводная трубка; 7 - штуцер; 8 - исходный генератор взрывного импульсного повышения давления газов; 9 - клеммы снятия электрического напряжения; 10 - наполнитель внутренней полости взрывной камеры.
Исходя из обозначений на данной фигуре, позиции, связанные с совокупностью действий одного цикла в предлагаемом способе, можно представить следующим образом:
Позиция 1 - «взрывное» расширение источника периодического импульсного изменения давления - 5. Позиция 2 - передача изменения давления во внутренней полости взрывной камеры - 2 через воду (наполнитель - 10) к внутренним стенкам взрывной камеры - 3. Позиция 3 - передача изменения давления внутренними стенками взрывной камеры - 3 пьезоэлементам - 4. Позиция 4 - выработка пьезоэлементами - 4 электрических потенциалов при ударном изменении давления на них. Позиция 5 - аккумуляция электрических потенциалов пьезоэлементов - 4 на клеммах снятия электрического напряжения - 9.
Предлагаемый способ получения, трансформации и концентрации энергии состоит в следующем. При «взрывном» поступлении газов в источник периодического импульсного давления - 5 он увеличивает свой объем и оказывает давление на окружающую его воду, которая заполняет всю внутреннюю полость взрывной камеры - 2. Так как вода имеет свойство не сжиматься, то она без потерь передает ударный импульс повышения давления к внутренним стенкам взрывной камеры - 3 и соответственно пьезоэлементам - 4. Пьезоэлементы 4 под действием ударного импульса давления деформируются и вырабатывают электрический энергопотенциал. Данные энергопотенциалы суммируются на клеммах электрического напряжения - 9 и далее используются по требуемому назначению. Такие «циклы» периодически повторяются. Величину давления источника периодического импульсного давления - 5, объем внутренней полости взрывной камеры - 2, рабочую площадь пьезоэлементов - 4 и время циклов можно оптимально согласовать между собой для получения максимального конечного эффекта. Таким образом, предлагаемый способ описывает эффективный электромеханический резонатор трансформации механических воздействий в электрическую энергию, аккумуляцию и концентрацию электроэнергии с малым временем переходных процессов. При этом вода практически без потерь транспортирует энергию взрывного повышения давления к преобразовательным элементам, которыми являются пьезоэлементы.
Для реализации способа получения энергии предлагается «Устройство для получения энергии», которое отличается от устройства, используемого в «Способе и устройстве для получения энергии» - прототипе [Патент №2435071 по заявке №2010124635 от 17.06.2010 «Способ и устройство для получения энергии»].
Устройство прототипа не позволяет осуществить повышение эффективности трансформации энергии взрывного изменения давления, уменьшить время циклов получения электроэнергии, устранить инертные механические переходные процессы, вследствие чего снижается эффективность концентрации электроэнергии.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и реализация предлагаемого способа получения энергии. Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее внешнюю оболочку взрывной камеры, внутреннюю полость взрывной камеры, наполнитель внутренней полости взрывной камеры, внутренние стенки взрывной камеры, источник импульсного изменения давления, дополнительно введены пьезоэлементы, газопроводная трубка, штуцер, исходный генератор взрывного импульсного повышения давления газов, клеммы снятия электрического напряжения, при этом внешняя оболочка взрывной камеры соединена со штуцером, пьезоэлементами, клеммами снятия электрического напряжения, клеммы снятия электрического напряжения также соединены с пьез элементами, которые соединены с внутренними стенками взрывной камеры, штуцер соединен с внутренней полостью взрывной камеры, исходным генератором взрывного импульсного повышения давления газов, газопроводной трубкой, которая соединена с исходным генератором взрывного импульсного повышения давления газов и с источником периодического импульсного изменения давления, находящимся во внутренней полости взрывной камеры, заполненной наполнителем внутренней полости взрывной камеры, при этом в качестве наполнителя внутренней полости взрывной камеры используется вода.
Предлагаемое устройство для получения энергии представлено на чертеже.
Предлагаемое устройство для получения энергии содержит: внешнюю оболочку взрывной камеры 1, внутреннюю полость взрывной камеры 2, внутренние стенки взрывной камеры 3, пьезоэлементы 4, источник периодического импульсного изменения давления 5, газопроводную трубку 6, штуцер 7, исходный генератор взрывного импульсного повышения давления газов 8, клеммы снятия электрического напряжения 9, наполнитель внутренней полости взрывной камеры 10.
Устройство работает следующим образом. В источник периодического импульсного изменения давления 5 через газопроводную трубку 6, штуцер 7, с исходного генератора взрывного импульсного повышения давления газов 8 поступает порция газов, которая в форме удара увеличивает объем источника периодического импульсного изменения давления 5. Так как наполнителем 10 внутренней полости взрывной камеры является вода, которая имеет свойство не сжиматься, импульс возрастания давления равномерно без потерь на демпфирование передается к внутренним стенкам взрывной камеры 3 и соответственно к пьезоэлементам 4. Вследствие ударного действия на пьезоэлементы 4 они вырабатывают электрический энергопотенциал, который аккумулируется от всех пьезоэлементов 4 на клеммах снятия электрического напряжения 9. Согласовав между собой объем внутренней полости взрывной камеры 2, расстояние до пьезоэлементов 4, общую рабочую площадь пьезоэлементов 4, энергию исходящих газов исходного генератора взрывного импульсного повышения давления газов 8, частоту импульсов исходящих газов можно получить оптимальный электромеханический резонатор с высоким КПД трансформации взрывной энергии расширения газов в электроэнергию. При этом переходные процессы и механическая трансформирующая часть сведены к минимуму.