СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
METHOD AND DEVICE FOR GENERATION OF ELECTRICAL POWER UNDER FIELD CONDITIONS

Способ и устройство для генерирования электрической энергии относится к военной технике, а именно к способам получения электрической энергии в полевых условиях для приборов и устройств боевой индивидуальной экипировки солдата.
Известны способы получения электрической энергии в полевых условиях для питания приборов и устройств боевой индивидуальной экипировки солдата, таких как лазерные и радиодальномеры, лазерные прицелы, тактические фонари, приборы ночного видения и другого оборудования, применяемого солдатом во время выполнения боевого задания.
В настоящее время основным способом получения электрической энергии в полевых условиях является дополнительный запас электрических элементов или дополнительный аккумулятор, используемый для зарядки более мелких электрических элементов. Недостатком данного способа является необходимость нести на себе дополнительный вес, иногда в ущерб собственно боевому снаряжению и носимому боезапасу.
Одним из способов возобновляемой генерации электрической энергии является получение электричества при помощи солнечных батарей, выполненных в виде раскладного зонда или в виде элементов, вшитых в амуницию бойца (статья «Американская армия будет использовать альтернативную энергию в полевых условиях», на сайте http://ecovoice.ru).
Недостатком известного способа является зависимость от погодно-климатических условий и времени суток, а так же крайняя затрудненность или практическая невозможность генерирования энергии непосредственно в момент ведения боевых действий (маскировка, ведение огня из укрытия и т.п.).
Известен способ получения электричества в полевых условиях при помощи использования эффекта Зеебека - возникновения электрического напряжения в цепи, состоящей из различных природных материалов, которые при этом имеют разную температуру (Статья «Британские солдаты получат систему по генерации электроэнергии в полевых условиях» сайт http://www.qetwar.ru). Данный способ надежен и позволяет производить непрерывную запитку электрических устройств практически в любых условиях.
Недостатком данного способа является его низкая эффективность, связанная как с низким КПД термопары (3-7%), так и необходимостью поддержания довольно большой разницы температур между спаями термопар, что далеко не всегда возможно.
Наиболее близким с технической точки зрения предлагаемому способу получения электрической энергии и устройствам для его реализации является способ получения электрической энергии при помощи микротурбин, работающих на энергии сгорания углеводородного топлива (статья «Экипировка солдата будущего», сайт ОРУЖИЕ РОССИИ, Информационное агентство, http://www.arms-expo.ru).
Недостатки данного способа - сложность и дороговизна технических устройств, включающих в себя собственно микротурбину, микрокомпрессор, микрогенератор, емкости для хранения жидкого топлива, относительная сложность обслуживания, вплоть до полной невозможности такового непосредственно во время боя, лишний вес, демаскирующие факторы, связанные с дополнительным тепловыделением.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение веса устройства для генерирования электрической энергии в полевых условиях, упрощение и удешевление конструкции, исключение дополнительных демаскирующих факторов и возможность генерации электрической энергии непосредственно во время боя.
Указанный результат достигается следующим способом.
Способ и устройство для генерирования электрической энергии в полевых условиях функционируют за счет того, что в качестве энергии для последующего преобразования ее в электрическую используется кинетическая энергия пороховых газов, истекающих из ствола стрелкового оружия после выстрела, посредством их отвода через отверстие/я в канале ствола или из дульной насадки, с последующим преобразованием кинетической энергии газов в механическую энергию, и дальнейшее ее преобразование в электрическую.
Способ реализуется устройством, выполненным на основе динамического (микротурбина) или объемного (поршневого или роторно-поршневого) газового двигателя и связанным с ним любым при помощи любого известного устройства отбора мощности электрическим генератором/ми любого известного типа, системой передачи энергии к зарядному устройству или непосредственно потребителю, механизмом/ми крепления к стрелковому оружию.
На Фиг.1 представлено устройство в разрезе, вид с боку, выполненное на основе динамического двигателя, расположенного внутри дульной насадки.
На Фиг.2 представлено устройство в разрезе, вид с боку, выполненное на основе поршневого газового двигателя.
Устройство работает следующим образом.
В случае если устройство выполнено на основе динамического газового двигателя или объемного газового двигателя роторного типа, поясняемого Фиг.1, оно работает следующим образом.
В момент непосредственно после выстрела пороховые газы через боковое отверстие 1 в стенке дульной насадки 2 поступают в рабочую камеру 3 газового двигателя, расположенного в корпусе дульной насадки, и начинают вращать рабочее колесо газового двигателя, выполненного, в частности, в виде турбины 5, или имеющее иное известное из уровня техники устройство, и затем выходят через выпускные отверстия 8, на общем вале 6 рабочего колеса, или на вале редуктора (не показан) крепится ротор генератора (не показан), с началом вращения ротора генератора начинает вырабатываться электрический ток, который поступает в устройство накопления и хранения электрической энергии (не показано) или непосредственно к потребителю электрической энергии по кабелю 7. Таким образом, происходит преобразование части кинетической энергии пороховых газов в электрическую энергию.
В случае если устройство выполнено на основе поршневого газового двигателя с возвратно-поступательным рабочим ходом поршня, поясняемым на Фиг.2, оно работает следующим образом.
В момент непосредственно после выстрела пороховые газы через боковое отверстие 1 в стенке ствола или дульной насадки 2 поступают в рабочую камеру 3 расположенного в рабочем цилиндре 8 газового двигателя и, расширяясь, начинают давить на поршень 6, последний в свою очередь начинает перемещаться в свое крайнее заднее положение внутри рабочей камеры, сжимая возвратную пружину 9. После достижения поршнем своего крайнего заднего положения пороховые газы через отверстие 4 стравливаются в атмосферу и поршень, после того как давление пороховых газов уменьшится, возвращается свое исходное положение. Поршень выполнен заодно с зубчатой рейкой 7, которая находится в зацеплении с шестерней 12, закрепленной на валу механизма свободного хода (не показан) или непосредственно на валу генератора 10, установленного в корпусе 5, таким образом, возвратно-поступательное перемещение поршня преобразуется во вращение ротора генератора. Возможно исполнение генератора в виде генератора линейного типа, без преобразования возвратно-поступалельного движения во вращательное. Вырабатываемый электрический ток подается в зарядное устройство 11 или непосредственно на прибор, или устройство-потребитель.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют генерировать электрическую энергию в полевых условиях в приемлемых количествах и с приемлемым КПД непосредственно в боевой обстановке с исключением дополнительных демаскирующих факторов, с одновременным снижением веса, упрощением и удешевлением конструкции.