Спосіб одержання електричної енергії за допомогою обертового руху коліс автодорожніх транспортних засобів

Реферат: Спосіб одержання електричної енергії за допомогою обертового руху коліс автодорожніх транспортних засобів, при посередництві зворотного обертового руху внутрішнього повітряного або газового їх середовища. Зворотний обертовий рух внутрішнього повітряного або газового середовища формують за допомогою допоміжного колеса, зовнішній діаметр якого співпадає з внутрішнім діаметром основного колеса для зручності його розміщення всередині основного колеса. В допоміжному колесі розміщують полюси генератора напруги та створюють понижений тиск, при якому під силою ваги транспортного засобу об'єм нижньої частини допоміжного колеса різко зменшується. Як якір використовують бокові диски, в яких розташовують якірну обмотку та вихідні виводи генератора. UA 71868 U (12) UA 71868 U UA 71868 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Запропонована корисна модель належить до галузі енергетики, може бути використана при проектуванні нетрадиційних джерел електроенергії - одержання електричної енергії за допомогою коліс автодорожніх засобів, наприклад, при проектуванні електромобілів. Відомі способи одержання електричної енергії, в яких як первинну енергію використовують енергію, що утворюється під час руху коліс автотранспортних засобів. В одному з відомих способів одержання електричної енергії (див. патент України на корисну модель № 66368, кл. F03D9/02, 2011 р.) для одержання додаткової електричної енергії використовують енергію сили зміщення шин коліс в площині стикання їх з дорогою, яка здатна приводити в робочий стан генератор напруги. Суттєвими недоліками даного способу одержання електричної енергії є недостатньо висока ефективність та складність при проектуванні. Ці недоліки пояснюються складністю виконання спеціального генератора напруги для формування додаткової електричної енергії. В другому відомому способі (див. заявку на корисну модель України на корисну модель № u 201114046, кл. F03D9/02, 2011 р.) для одержання додаткової електричної енергії використовують енергію тиску ваги автотранспортних засобів на внутрішню частину колеса, покриту п'єзоелектричними елементами. Даний спосіб одержання додаткової електричної енергії не потребує витрат суттєвої механічної енергії і дозволяє можливість формувати додаткову електричну енергію для зменшення витрат електричної енергії акумуляторних пристроїв, які призначені для постачання основної енергії, необхідної для забезпечення руху електромобілів. Крім цього масове запровадження такого способу одержання додаткової електричної енергії здатне суттєво покращити екологічний стан на міських автомобільних трасах за рахунок зменшення рівня забруднення навколишнього середовища шкідливими вихлопними газами. Однак цей спосіб одержання додаткової електричної енергії на даний час складний та обмежений в застосуванні, оскільки не здатний формувати напругу необхідної потужності. З відомих способів одержання електричної енергії найбільш близьким за технічною суттю й прийнятим за прототип (див. патент України на корисну модель № 52945, кл. F03D9/02, 2010 р.) є спосіб одержання електричної енергії за допомогою обертового руху коліс автодорожніх транспортних засобів та при посередництві зворотного обертового руху внутрішнього повітряного або газового їх середовища. Даний спосіб одержання електричної енергії при відповідному технічному удосконаленні є досить перспективним. Однак суттєвими недоліками даного способу одержання електричної енергії, що обмежують його застосування, є недостатньо висока ефективність та складність при проектуванні та обслуговуванні електромобілів, так як величина сили зворотного руху повітря в колесах автодорожніх транспортних засобів має занадто малу величину. А це в свою чергу створює суттєву складність при проектуванні спеціального генератора напруги для формування додаткової електричної енергії необхідної величини та потужності. В основу запропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого способу одержання електричної енергії в рухомих автотранспортних засобах при посередництві обертового руху коліс, який без особливих ускладнень в проектуванні, налагодженні та експлуатації здатний сформувати досить потужний колісний генератор додаткової електричної енергії. Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання електричної енергії за допомогою обертового руху коліс автодорожніх транспортних засобів та при посередництві зворотного обертового руху внутрішнього повітряного або газового їх середовища: - зворотний обертовий рух внутрішнього повітряного або газового середовища формують за допомогою допоміжного колеса, зовнішній діаметр якого співпадає з внутрішнім діаметром основного колеса для зручності його розміщення всередині основного колеса, при цьому в допоміжному колесі розміщують полюси генератора напруги та створюють понижений тиск, при якому під силою ваги транспортного засобу об'єм нижньої частини допоміжного колеса різко зменшується, а як якір використовують бокові диски, в яких розташовують якірну обмотку та вихідні виводи генератора; - основне та допоміжне колеса автодорожніх транспортних засобів виконують в одній об'ємній концентричній конструкції з загальними внутрішньою частиною основного колеса та зовнішньою частиною допоміжного колеса. Проведений аналіз науково-технічної та патентної літератури не виявив аналогічних технічних рішень. 1 UA 71868 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На кресленні в спрощеному вигляді (для більш точного розгляду процесу роботи не показаний диск кріплення) на прикладі одного автомобільного колеса показана суть запропонованого способу одержання електричної енергії. Автомобільне електричне колесо складається з основного колеса 1, яке включає зовнішню 2 та внутрішню 3 частини, допоміжного колеса 4, яке включає зовнішню 5 та внутрішню 6 частини, вісь 7, бокові диски 8 (на кресл. не показано, оскільки вони закривають ту частину колеса, за допомогою якої пояснюється суть запропонованого способу одержання електричної енергії), відповідно, полюс N (9) і S (10) магнітного ланцюга, а також якірна обмотка 11 з вихідними виводами 12. Основне колесо 1 своєю зовнішньою частиною 2 котиться по дорожній смузі з відповідною швидкістю і в точці А постійно стикається з дорогою. Допоміжне колесо 4 зовнішньою частиною 5 по всьому колу стикається з внутрішньою частиною 3 основного колеса 1, а внутрішня частина допоміжного колеса 4 по всьому колу стикається з дисковою частиною автомобільного електричного колеса. Бокові диски 8 механічно з'єднані з віссю 7 автомобільного електричного колеса та забезпечують його необхідну робочу міцність. Всередині допоміжного колеса 4 в його бокових частинах розміщені, відповідно, полюс N (9) та полюс S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії. Бокові диски 8 при цьому виконані з відповідного магнітного матеріалу та виконують функцію якоря з якірною обмоткою 11 яка має вихідні виводи 12 для підключення споживача. Суть запропонованого нового способу одержання електричної енергії за допомогою коліс автодорожніх засобів при проектуванні електромобілів полягає в наступному. В статичному режимі автотранспортного засобу (кресл.), автомобільне колесо нерухоме. При цьому частини основного 1 та допоміжного 4 коліс в точці А знаходяться під тиском сумарної ваги автотранспортного засобу F. Оскільки в допоміжному колесі 4 створений понижений тиск порівняно з основним колесом 1, об'єм нижньої частини допоміжного колеса 4 в точці (площині) стикання з автотрасою в площині А різко зменшується, в результаті чого внутрішня 6 частина допоміжного колеса 4 здійснює відповідний тиск на його зовнішню частину 5, і при цьому полюси S (10) та N (9) опиняються під дією відповідного обертового тиску Р внутрішнього повітряного або газового середовища допоміжного колеса 4 та під дією сили стиснення внутрішньої 6 та зовнішньої частини 5 допоміжного колеса 4. Під час руху автотранспортного засобу в напрямку Т його автомобільне електричне колесо котиться згідно з рухом годинникової стрілки (кресл.), а частини його коліс періодично стикаються з автотрасою (площинами А, Б, С). При поступовому переході площини стикання його коліс з частини А в частину Б дія відповідного обертового тиску Р внутрішнього повітряного або газового середовища допоміжного колеса 4 та дія сили стиснення внутрішньої 6 та зовнішньої частини 5 допоміжного колеса 4 в частині Б підвищуються, що призводить до відповідного аналогічного зворотного руху полюсів S (10) та N (9) у порівнянні з рухом колеса автотранспортного засобу. При подальшому поступовому переході площини стикання його коліс з частини Б в частину С дія відповідного обертового тиску Р внутрішнього повітряного або газового середовища допоміжного колеса 4 та дія сили стиснення внутрішньої 6 та зовнішньої частини 5 допоміжного колеса 4 в частині Б аналогічним чином підвищуються, що забезпечує відповідний аналогічний зворотний рух полюсів S (10) та N (9) у порівнянні з рухом колеса автотранспортного засобу. Таким чином при русі автотранспортного засобу в напрямку Т його автомобільне електричне колесо котиться згідно з рухом годинникової стрілки, а полюси N (9) та S (10) магнітного ланцюга рухаються в зворотному коловому напрямку. В разі зворотного руху автотранспортного засобу відбувається аналогічний відносний зворотний коловий напрямок руху автомобільного електричного колеса та полюсів N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії. Вищевикладене показує, що при русі автотранспортного засобу в будьякому з напрямків відносний коловий напрямок руху автомобільного електричного колеса та полюсів N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії завжди зворотний. Оскільки відносний коловий напрямок руху автомобільного електричного колеса та полюсів N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії при прямолінійному русі автотранспортного засобу завжди зворотний, рух полюсів N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії відносно дорожньої смуги буде завжди прямолінійним. Тобто полюси N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії при прямолінійному русі автотранспортного засобу завжди знаходяться в площині, яка паралельна дорожній смузі, і рухаються прямолінійно, відповідно з рухом автотранспортного засобу. А так як автомобільне колесо автотранспортного засобу, який рухається, знаходиться в обертовому русі V, то при цьому в обертовому русі V знаходяться і бокові диски 8, які виконані з відповідного магнітного матеріалу та виконують функцію якоря з якірною обмоткою 11. Таким чином при прямолінійному русі автотранспортного засобу в його 2 UA 71868 U 5 10 15 20 25 30 автомобільному електричному колесі відбувається процес обертового руху якоря 8 з якірною обмоткою 11 відносно полюсів N (9) та S (10) магнітного ланцюга генератора додаткової електричної енергії. При цьому на вихідних виводах 12 якірною обмотки 11 генерується відповідна вихідна напруга. Слід відмітити, що величина генеруючої вихідної напруги та її потужність збільшуються при підвищенні швидкості руху автотранспортного засобу. Одне колесо може мати дві або більше якірних обмоток. А враховуючи те, що автотранспортний засіб може бути спорядженим всіма чотирма автомобільними електричними колесами, сумарна допоміжна вихідна напруга та її потужність можуть досягати значної величини, що є важливим при проектуванні електромобілів. У запропонованому способі одержання електричної енергії за допомогою коліс автодорожніх засобів при проектуванні електромобілів основне та допоміжне колеса автодорожніх транспортних засобів можуть бути виконані в одній об'ємній концентричній конструкції з загальними внутрішньою частиною основного колеса та зовнішньою частиною допоміжного колеса. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб одержання електричної енергії за допомогою обертового руху коліс автодорожніх транспортних засобів, при посередництві зворотного обертового руху внутрішнього повітряного або газового їх середовища, який відрізняється тим, що зворотний обертовий рух внутрішнього повітряного або газового середовища формують за допомогою допоміжного колеса, зовнішній діаметр якого співпадає з внутрішнім діаметром основного колеса для зручності його розміщення всередині основного колеса, при цьому в допоміжному колесі розміщують полюси генератора напруги та створюють понижений тиск, при якому під силою ваги транспортного засобу об'єм нижньої частини допоміжного колеса різко зменшується, а як якір використовують бокові диски, в яких розташовують якірну обмотку та вихідні виводи генератора. 2. Спосіб одержання електричної енергії за п. 1, який відрізняється тим, що основне та допоміжне колеса автодорожніх транспортних засобів виконують в одній об'ємній концентричній конструкції з загальними внутрішньою частиною основного колеса та зовнішньою частиною допоміжного колеса. 3 UA 71868 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4