Спосіб перетворення кінетичної енергії потоку в електричну

Реферат: Спосіб перетворення кінетичної енергії потоку у електричну, при якому застосовують співвісний одночасний рух рухливого статора відносно рухливого ротора та здійснюють перетворення кінетичного потоку за рахунок незалежного зустрічного руху статора та ротора, що встановлені на опірних поверхнях, і далі генерують електричну енергію. Причому, незалежний зустрічний рух статора та ротора забезпечується можливістю обертання один відносно одного або зворотно-поступального руху. Співвісні рухливі статор та ротор розміщують у горизонтальній або вертикальній площинах. UA 72932 U (12) UA 72932 U UA 72932 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до енергетики, зокрема до способів перетворення кінетичної енергії потоку, а саме: потоків рідини, газу, частинок речовини, електромагнітних полів або інших джерел кінетичної енергії у електричну енергію. Відомий вітродвигун, незалежний від напрямків вітрів, що містить вертикальні вали, що розміщені один в одному та кінематично зв'язані з електрогенераторами. При цьому, на кожний вал жорстко посаджені пристрої для перетворення векторного потоку вітру у коловий рух, наприклад вітроколеса з лопатями з можливістю обертання разом з ними та можливістю обертатися у протилежних напрямках. Причому вітроколеса розміщені одне над одним та являють собою дві жорстко посаджені площини у формі круга, а між площинами по кільцю вертикально розташовані лопаті, які зверху та знизу наглухо прикріплені до площин, лопаті складені з двох частин, одна, більша частина, має вигляд несиметричного авіаційного крила, задня кромка якого має округлену форму, а друга частина має вигляд авіаційного фіксованого передкрилка, профіль якого має вигляд сегмента [див. патент України № 87803 від 25.08.2009, МПК F03D 3/00]. Недоліками відомої системи є складність пристрою для перетворення потоку вітру у обертовий рух, зменшення ефективності роботи вітродвигуна при малих швидкостях потоку, що приводить до зниження кількості генерування електричної енергії, та унеможливлює використання цієї системи для водних та інших середовищ. Відомий також електродвигун, що має статор, з можливістю обертання довкола рухомого ротора і закріплений у підшипниках, струмопідведення, щітки, що з'єднанні з контактними кільцями [див. патент України на корисну модель № 37039 U від 10.11.2008, МПК Н02К 16/00]. За рахунок електропостачання на двигун співвісні рухливий статор та рухливий ротор одночасно обертаються відносно один одного і таким чином зменшують швидкість обертання ротора, що дозволяє забезпечити ефективне буріння. Недоліками відомої системи електродвигуна є примусове зменшення швидкості ротора, що унеможливлює генерування електричної енергії. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб перетворення кінетичної енергії потоку середовища, матерії чи електромагнітних полів у електричну, який забезпечить підвищення кількості генерованої електричної енергії шляхом підвищення коефіцієнта корисної дії електрогенераторів. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб перетворення кінетичної енергії потоку у електричну, при якому застосовують співвісний одночасний рух рухливого статора відносно рухливого ротора, згідно з корисною моделлю в залежності від виду кінетичної енергії використовують пристрої, що здійснюють перетворення кінетичного потоку завдаючи обертовий або зворотно-поступальний незалежний зустрічний рух статора та ротора, що встановлені на опірних поверхнях, з подальшим генеруванням електричної енергії. Причому, співвісні рухливі статор та ротор розміщують у горизонтальній або вертикальній площинах. Суть корисної моделі пояснюють креслення, де зображена загальна кінематична схема енергетичної установки для реалізації цього способу: на фіг. 1 зображена схема перетворення кінетичного потоку у обертовий рух; на фіг. 2 - схема перетворення кінетичного потоку у зворотно-поступальний рух. Для здійснення заявленого способу використовують пристрої 4 та 5, що перетворюють векторний рух потоку у обертовий, наприклад турбіни, лопаті, вітрила тощо. Причому, один із пристроїв 4 з'єднують з ротором 2, а другий пристрій 5 - зі статором 3, що знаходяться всередині корпусу 1. Сконструйовані та встановлені робочі органи пристроїв 4 та 5, наприклад турбіни, вітрила, тощо забезпечують одночасне обертання ротора та статора в протилежному напрямку. Крім того, за допомогою наприклад лопатевих турбін припливних електростанцій або рухливих параболоїдних антен для уловлювання електромагнітних хвиль (на фіг. 2 не показано) задають взаємний зворотно-поступальний рух рухомим статору та ротору, що забезпечує одночасне переміщення ротора та статора в протилежному напрямку. Спосіб перетворення кінетичної енергії потоку у електричну здійснюють таким чином. При русі потоку матерії, наприклад вітру, води, газу, світла або частинок речовини у напрямку енергетичної установки, перетворюючі пристрої 4 та 5 уловлюють та приймають своїми робочими органами цей потік. По-перше, робочі органи пристроїв 4 та 5 встановлені таким чином, що створюють взаємно-протилежний обертовий рух. По-друге, внаслідок того, що кожний пристрій з'єднаний з рухливим ротором та рухливим статором, які мають можливість незалежно рухатися відносно опорної поверхні, на якій вони розташовані, а саме, пристрій 4 з 1 UA 72932 U 5 10 15 20 25 30 35 ротором 2, а пристрій 5 зі статором 3, то відповідно ротор 2 та статор 3 набувають взаємного одночасного обертового руху назустріч один одному. За рахунок зустрічного одночасного обертового руху ротора 2 та статора 3 здійснюється генерування електричної енергії. Приклади конкретного використання. Вітрова енергетика. При русі вітру малої швидкості, а саме 5-10 м/хв. робочі органи перетворювальних пристроїв 4 та 5 уловлюють векторний потік. При цьому, вітрила, що установлені з двох боків електрогенератора починають обертатися у протилежні сторони за рахунок симетричного розвороту робочих органів. Отже, одночасно починають обертатися назустріч один одному ротор та статор електрогенератора та в обмотках збудження ротора та статора наводиться електрорушійна сила і генерується електричний струм. Відносна швидкість ротора до статора в генераторі даної конструкції, як показали попередні дослідження, є. вдвічі більшою, ніж в генераторах традиційної конструкції при однакових перетворюючих пристроях, отже, кількість електроенергії теж зросте пропорційно. При використанні кінетичного потоку, наприклад енергії припливу морської хвилі на припливних електростанціях, встановлюють пристрої перетворення потоку у вигляді лопатевих турбін, які приймають кінетичний потік припливу. При цьому турбіни з'єднують з пристроями перетворення обертового руху у зворотно-поступальний, наприклад корбово-ковзанцевий, один зворотно-поступальний пристрій з'єднаний з рухливим статором 1, а другий - з'єднаний з рухливим ротором 2. Це дозволяє одночасно здійснювати зворотно-поступальний рух статору та ротору назустріч один одному у протилежних напрямках і генерувати електричний струм. Для перетворення кінетичного потоку електромагнітних хвиль у електричну використовують приймальні спіральні параболоїдні антени (не показано) з рухливим статором 3, а друга – з'єднана через вібратор (не показано) з рухливим ротором 2. Електромагнітні хвилі простору уловлюють параболоїдними антенами, причому за рахунок форми антен, хвильові сигнали концентрують та перетворюють за допомогою вібраторів у механічні коливання. Вібратори незалежно один від одного задають зворотно-поступальний рух статору 3 та ротору 2 і, таким чином, збільшують відносну швидкість їх взаємного переміщення з подальшим генеруванням та акумулюванням електричної енергії. Такий спосіб перетворення кінетичної енергії електромагнітного потоку може бути використаний для невеликих атомних об'єктів, наприклад електроустановок електроприладів, приборів тощо, на підводних човнах, літальних апаратах, точних медичних апаратах тощо. Таким чином, здійснення способу перетворення кінетичної енергії потоку в електричну дозволяє підвищити кількість генерованої електричної енергії шляхом підвищення коефіцієнта корисної дії електрогенераторів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 1. Спосіб перетворення кінетичної енергії потоку у електричну, при якому застосовують співвісний одночасний рух рухливого статора відносно рухливого ротора, який відрізняється тим, що в залежності від виду потоку кінетичної енергії використовують пристрої, що здійснюють перетворення кінетичного потоку, задаючи обертовий або зворотно-поступальний незалежний зустрічний рух статора та ротора, що встановлені на опірних поверхнях, з подальшим генеруванням електричної енергії. 2. Спосіб перетворення за п. 1, який відрізняється тим, що рухливі статор та ротор розміщують у горизонтальній або вертикальній площинах. 2 UA 72932 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3