Спосіб отримання електроенергії у метрополітені та пристрій для його здійснення

1. Спосіб отримання електроенергії в метрополітені, який включає операції по створенню повітряних потоків, перетворенню механічної енергії, вимірюванню і передачі струму на відстань, котрий відрізняє ться тим, що перетворення механічної енергії в електричну здійснюється шляхом штучного створення повітряних потоків від електропоїзда, що рухається, подачі їх через повітровід, камеру на лопаті вентилятора, обертовий момент котрого 28997 Збільшення вітряного невантаження відбувається за рахунок примусового вводу з одного кінця (при русі поїзду) і за рахунок відсосу потоків повітря вентилятором з другого кінця повітроводу. Відоме улаштування вітряної електростанції – прототип [2], котра містить вітрове колесо з лопатками на валу, котрий встановлений шарнірно на рамі електрогенератора, вал котрого з'єднаний з іншим валом електрогенератора. На другому валу електрогенератора розміщене друге вітрове колесо. Новим в пристрої є те, що вітрове колесо на валу першого електрогенератора міститься в трубі, закріпленій на рамі, яка має вигляд бокової поверхні врізаного конуса, вісь котрого співпадає з віссю валу ві трового колеса. Пристрій обладнано електрокабелем, реостатами, вимірювачами напруги і іншими приладами. Пристрій перетворює механічну енергію в електричну. Розміщення двох вітрових коліс на одному рівні створює вихрове збудження, зменшує швидкість обертання лопатів і валів електрогенераторів, що призводить до зниження коефіцієнту корисної дії системи. Недоліки пристрою полягають в тому, що пристрій за прототипом не забезпечує можливість використання аеродинамічного ефекту тр уби в замкнутому просторі, пристрій не дозволяє потрібним шляхом спрямовувати потоки, і регулювати тиск, і швидкість повітряних мас, і кількість електроенергії. В основу винаходу пристрою поставлене завдання - вдосконалення пристрою для реалізації способу отримання електроенергії в метрополітені, шляхом нових форм виконання елементів і їх розташування, котрі забезпечують перетворення механічної енергії в електричну. Поставлене завдання вирішується тим, що пристрій для отримання електроенергії в метрополітені, котрий містить електрокабелі, реостати, електрогенератори, згідно винаходу, він споряджений аеродинамічною трубою з повітряним тиском в ній, що регулюється, при цьому пристрій додатково містить закриту в стіні тунелю камеру з зовнішніми гратами, вентилятор з приводом, за кожухом котрого розміщений воздуховід з нахиленою, у відношенні 1:10, всередину стінкою з повітрозабирачем на кінці. Для здійснення способу в пристрої досить ефективно використовується ефект штучностворюваної, при русі електропоїзду, аеродинамічної труби, котра створює в камері відсос і одночасне накладання вітрових навантажень з урахуванням збільшеного аеродинамічного коефіцієнту, що дозволяє збільшити тиск потоку повітряних мас на лопаті вентилятора і вал електрогенератора, тим самим підняти коефіцієнт корисної дії. На фіг. 1 зображено інтер'єр фрагменту тунелю метрополітену на перегоні. На фіг. 2 – поздовжній розріз камери в стіні, повітровід з повітрозабирачем по розрізу А-А фіг. 1; на фіг. 3 - план камери і воздуховоду по розрізу Б-Б фіг. 2. Пристрій містить електропоїзд 1 з вагонами метрополітену його склепіння, поздовжню стіну 2 тонелю, споряджену камерою 3. В камері 3 розташований вентилятор 4 типу ВН або інших типів, продуктивністю до 30 м 3/хв з приводом на валу, мікроелектрогенератор 5 на підставці, електрокабель 6 (з питомою потужністю від 10 до 25 Вт/м) для передачі електричного струму на відстань. Поздовжна стіна 2 містить штрабу - воздуховід 7, обладнаний зовнішнім кожухом 8, щільно прилягаючим до стіни з повітрозабирачем 9 на кінці повітроводу 7. Штраба в стіні виконана з нахилом в сторону (в глибину) камери у відношенні 1:10 в середину. Камера закрита зовнішніми металічними гратами 10. Повітряний простір II (надалі "аеродинамічна труба") обмежений з чотирьох сторін склепінням, підлогою, стінами тонелю і вагонами постійно знаходиться в стані поперемінного внутрішнього тиску повітря. На фігурах не показані частина гратів камери, ізолюючі прилади, ущільнювачі, вимірювачі тиску повітря, напруги і т.д. Як відомо, найбільша інтенсивність руху поїздів досягає до 40 пар за годину. Загальна протяжність ліній складає - 48,9 км. Спосіб отримання електроенергії реалізується на пристрої наступним чином. Для встановлення електрогенераторів 5, що виробляють електроенергію вибираються самі швидкісні ділянки дороги, наприклад, на перегонах "Дніпро – Арсенальна", "Арсенальна - Хрещатик". Під час руху електропоїздів в аеродинамічній (аналогічно в гідродинамічній) трубі ІІ, в проміжках між стінами тонелю і вагонів виникають потужні повітряні потоки (фіг. 2, 3), які рухаються зі швидкістю до 150 км/год, вздовж поїзду. Потоки повітря під тиском, рівним до 3 т/м 2 (0,3 кг/см 2) захоплюються повітрозабирачем 9, проходять через повітровід 7 і потрапляють на лопаті вентилятора 4. На виході з воздуховоду 7 створюється вітряний резонанс (вихрове збудження) - накладання вітряного навантаження з урахуванням підвищеного аеродинамічного коефіцієнту, котрий збільшує швидкість обертання лотатів. Лопаті обертають вал вентилятора з приводом, а привід створює обертовий момент валу електрогенератора 5, котрий виробляє електроенергію 220 В. З контакторів електрогенератора 5 по електрокабелю 6 струм передається на акумулюючу систему, а потім до споживача. Система може працювати і в зворотньому напрямку, тобто, підживлювати електрогенератор. Вздовж стін тонелю генератори з'єднані між собою електрокабелем 6 послідовно і створюють витратні модулі (аналогічні модулям нагріву) електроенергії потужністю до 100 кВт. В проміжках часу впродовж 1,5-2 хв між рухами електропоїздів система "вентилятор – електрогенератор" беззупинно працює за рахунок інерції, за рахунок взаємодії механізмів, що визначають їх положення в камері (за рахунок потенціальної енергії). Таким чином, в системі "вентилятор – електрогенератор" ефективно здійснюється перетворення механічної енергії в електричну. Рух електропоїздів через певні інтервали сприяє збереженню параметрів режимів роботи електрогенераторів. Викладене вище дозволяє зробити висновок, що запропоновані винаходи пов'язані між собою однією винахідницькою задумкою. Порівняння запропонованих технічних рішень з прототипом дозволило встановити відповідність їх критерію "новизна". 2 28997 Використання запропонованого способу отримання електроенергії, в порівнянні з існуючими вітряними електростанціями, дозволяє отримати електроенергію без наявності вітру, без зупинки основного виробництва. Всі роботи, пов'язані з встановленням електрогенераторів в тунелях можуть бути виконані в нічний час. Крім того, запропонований спосіб і пристрій, в порівнянні з базовими, дозволяють: використовувати ефект аеродинамічної труби; знизити загальну тр удомісткість на 50% за рахунок використання на місці існуючих конструкцій, підлог, склепінь, стін тунелів; за рахунок амортизаційних витрат: знизити кошторисну вартість ремонтних робіт обладнання, в порівнянні з іншими способами. Основною перевагою пристрою є доказ використання, штучно виникаючих при русі електропоїздів, повітряних потоків (ефект аеродиниміки) в перетворенні механічної енергії в електричну і економії електроенергії. Результати проведених робіт можуть бути використані при проектуванні нових і ремонті старих станцій метрополітенів. Джерела інформації 1. А.с. РФ № 93048739/29, кл. 6F01В1/00, 1993, Бюл. № 14, 1996. 2. А.с. РФ № 93034879/06, кл. 6F03D1/02, 1/04, 1993 – прототип. Бюл. № 17, 1996. Фіг. 1 3 28997 Фіг. 2 Фіг. 3 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 34 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 4