УСТРОЙСТВО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к обувной отрасли и предназначена для генерирования и аккумулирования энергии для подогрева обуви и зарядки/подзарядки переносных устройств, например, мобильных телефонов, смартфонов, фотоаппаратов, плееров, навигаторов, DVD-проигрывателей, переносных компьютеров, или для подогрева обуви людей работающих или находящихся длительное время вне помещений при низкой температуре окружающей среды, например, ремонтников дорог, путешественников, туристов и т.п.
Из уровня техники зарядное устройство типа обуви, содержащее привод, шестерню, группу генерирования энергии и емкость. Шестерня вращаются, собрание катушки перемещается вверх и вниз, чтобы сократить магнитную линию индукции и произвести микропоток (CN 101483355, 15.07.2009).
Известна обувь с генератором, в которой в стельке или подошве расположены соединенные с друг с другом камеры с жидкостью. При ходьбе за счет давления, вызванное нажатием на камеры пяткой или носком стопы ноги, поток жидкости, перетекая из камеры в камеру по каналу, вращает расположенную в середине канала турбину/маховое колесо за счет чего происходит генерирование энергии (US 6255799, 03.07.2001; US 6201314, 13.03.2001; US 6239501, 29.05.2001). Известны устройства генерирования энергии, содержащие резервуары с жидкость, размещенные в обуви и соединенные друг с другом посредством канала, внутри которого размещена турбина. Один из резервуаров расположен в области пятки ноги, а другой в области пальцев ноги. Турбина вращается за счет жидкого потока, и вращение передано на генератор для генерирования энергии. Поток импульсного типа накапливается в хранящем электричество элементе (JP 2007330034, 20.12.2007; JP 2008141934, 19.06.2008; JP 2007309228, 29.11.2007; JP 2007325836, 20.12.2007). Недостатками данных конструкций является то, что турбина может преобразовать только до 60% энергии потока, миниатюрные турбины с приемлемым КПД очень дороги в производстве, а также для работы турбины необходимо достаточное количество жидкости, что ухудшает весовые характеристики.
Более совершенным является устройство для генерирования энергии (RU 102437 U), характеризующееся тем, что содержит выполненные с возможностью размещения в обуви резервуары с жидкостью или газом, соединенные между собой трубопроводом, в котором размещен с возможностью возвратно-поступательного движения под действием усилий, развиваемых движением жидкости или газа, элемент, на поверхности которого выполнены зубья и взаимодействующий с ведомым зубчатым колесом, передающим крутящий момент на вал редуктора, соединенного с генератором, выполненным с возможностью передачи выработанной энергии в блок электроники. Заявленное устройство генерирования энергии выгодно отличается от гидро/газотурбинных устройств более высоким КПД и гораздо меньшей стоимостью, поскольку возможный предел преобразование энергии турбиной ~60%. Однако недостатками этого и иных известных устройств с использованием резервуаров с жидкостью, формирующих микропоток, является конструктивная сложность устройства генерирующего энергию и высокий риск его поломки вследствие эксплуатации обуви.
Задачей данной полезной модели является устранение недостатков известных решений.
Техническим результатом полезной модели является более простое в конструктивном исполнении механическое устройство преобразования энергии ходьбы человека в электрическую энергию и более надежное в плане устойчивости к поломке при ношении обуви.
Указанный результат достигается за счет того, что устройство для генерирования энергии, содержащее генератор энергии, преобразователь энергии, установленные внутри обуви, отличающееся тем, что внутри полости каблука обуви между верхними и нижними стенками расположены осевой винтовой стержень, на котором расположен вращающийся маховик генератора, по периметру которого установлен генератор, причем между верхней и нижней стенками полости каблука установлены пружины, функцией которых является приведения осевого стержня в исходное положение во время ходьбы. Кроме того, к генератору энергии может быть подключен накопитель/преобразователь энергии.
К преобразователю энергии может быть подключен нагревательный элемент, регулятор напряжения для регулировки температуры нагревательного элемента.
К преобразователю энергии может быть подключен USB-разъем для подзарядки мобильных электронных устройств.
К преобразователю энергии может быть подключен переключатель подачи энергии.
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показано конструктивное устройство генерирующей части полезной модели.
На Фиг.2 показано конструктивное устройство обуви со встроенным в каблук генератором и возможные системы энергопотребления.
На Фиг.3 показано конструктивное устройство маховика генератора.
Осуществление полезной модели
Генерирующая часть встроена в каблук (5) обуви (см. Фиг.1). В каблуке (5) выполнена полость, имеющая верхние и нижние стенки, между которыми расположены осевой винтовой стержень (3), на котором расположен вращающийся маховик (1) генератора. Генератор (2) установлен по периметру маховика. Возвратно-поступательное движение (15) (см. Фиг.3) верхних и нижних стенок с одной стороны обеспечивается давлением (6) на обувь ноги человека, а в обратную сторону под действием пружин (4), функцией которых является приведения осевого стержня в исходное положение во время ходьбы.
Принцип раскручивания генератора основан на принцип действия юлы. При внешнем воздействии силы от ноги человека на винтообразный осевой стержень (3), осуществляется винтовая передача к упорной шайбе (14) (см. Фиг.3), которая упирается в часть генератора (2), используя ее как маховик (1), и раскручивает ее, при этом генератор (2) вырабатывает энергию и подает ее по проводам (7) (см. Фиг.1).
Вращение может осуществляться как одним винтообразным осевым стержнем (3), так и двумя, расположенных симметрично с двух сторон генератора на линии его оси вращения, при этом закрутка винтообразных осевых стержней должна быть выполнена в одном направлении, это позволит генератору вращаться под воздействием обоих стержней одновременно в одном направлении.
Устройство, размеры и показатели генераторы могут быть различны.
Состав материала подошвы обуви, а также встроенные пружины имеют достаточную сопротивляемость давлению от ноги человека, благодаря чему скорость загрузки осевого стержня не слишком велика, причем упругость материалов позволяет нагружать осевой стержень постепенно, кроме того, ход осевого стержня составляет примерно около 5 мм (плюс-минус), сам осевой стержень достаточно широк и выдерживает большие нагрузки.
Но так как истирание со временем неизбежно - предусмотрена замена осевого стержня без замены других элементов системы.
Принцип действия основан на воспроизведении энергии генератором, встроенным в подошву обуви, под воздействием давления, передаваемого возвратно-поступательным путем от ноги человека при ходьбе, на этот генератор.
Данная обувь может применяться в различное время года, и для любых целей, например для длительных путешествий, туризма, и в холодных условиях, как в городе, так и вне его, для более длительной работы мобильных электронных устройств.
Все элементы системы обогрева ноги и подзарядки мобильных электронных устройств, встроены в обувь и не нарушают ее целостность. Генератор (2), накопитель/преобразователь энергии (8), нагревательный элемент (9) расположены в подошве обуви. Регулятор подачи энергии (10), выход подачи энергии на мобильные электронные устройства (11), переключатель подачи энергии (12) - могут быть расположены в верней части обуви (13) и встроены в ее стенки.
Системы обогрева ноги и система подзарядки мобильных электронных устройств могут работать как одновременно, так и поочередно, путем приведения человеком переключателя подачи энергии (6) в положение подзарядки мобильных электронных устройств, или в положение обогрева ноги, или в нейтральное положение - для работы двух этих систем одновременно.
Температуру нагревательного элемента можно регулировать вручную путем уменьшения либо увеличения подачи энергии от накопителя/преобразователя энергии к нагревательному элементу с помощью регулятора подачи напряжения (10).
Расположение элементов системы, встроенных в части обуви может быть различным. Количество генераторов, греющих элементов, и других элементов системы может меняться.
При выходе из строя, по какой либо причине, любого элемента системы, например генератора, его можно заменить новым, не меняя всей системы. Таким образом, обеспечивается простое в конструктивном исполнении механическое устройство преобразования энергии ходьбы человека в электрическую энергию и более надежное в плане устойчивости к поломке при ношении обуви.