UA151752U - Перетворювач гравітаційної енергії - Google Patents

Abstract

Перетворювач гравітаційної енергії містить станину, обертальний в підшипниках вал з маховиком, мотор-редуктори з встановленими на їх валах штангами з балансирами, зубчасті передачі, стартер, генератор і систему управління гравітаційним двигуном. Мотор-редуктори жорстко встановлені на маховику, балансири жорстко пов'язані з вільним кінцем штанги, при цьому система управління гравітаційним двигуном містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії, один вихід якого підключений на вхід споживача, а інший - на вхід програмно-логічного контролера, який розміщений в центрі маховика, і одним своїм виходом підключений до системи управління стартером, іншим виходом через блок перетворювача частоти з пусковим пристроєм мотор-редуктора, а своїм входом через безконтактний кільцевий струмознімач з пристроєм плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії і енкодера, встановленого на обертовому валу гравітаційного двигуна, підключений на вхід пристрою плавного пуску динамічного гальмування і відбору енергії.

Description

Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в устаткуваннях, призначених для отримання альнернативних видів енергії, зокрема в перетворювачах гравітаційної енергії в електричну.

Відомий перетворювач гравітаційної енергії за патентом України на винахід Мо 98504, МПК

ЕОЗО 3/00, дата подачі заявки: 19.02.2010 р., дата публікації: 25.05.2012 р., що містить станину, вантажі - балансири, зубчасті передачі і генератор.

На відміну від заявленого перетворювача гравітаційної енергії в наведеному двигуні мається робоче колесо, яке складається з двох однакових коліс, встановлених на підшипниках з обох боків коліна, нерухомого збірно-розбірного колінчастого вала, закріпленого на станині двигуна із спільними для обох коліс вантажами, встановлених на поздовжніх підшипниках на спицях з можливістю руху поздовж спиць. Ободи коліс з'єднані між собою кронштейнами, на болтах посередині між спицями, на яких закріплено по центру робочого колеса зубчастий вінець та встановлене на підшипниках всередині робочого колеса на валу коліна колінчастого вала, винесеного горизонтально на пів радіуса від осі обертання робочого колеса в сторону його обертання і закріпленого на кронштейнах на валах робочого колеса без можливості провертання, допоміжне колесо без обода, на ступиці якого встановлені спиці з двох частин: нерухомої - з двох стальних смуг з поздовжніми ненаскрізними вирізами, закріпленими на ступиці допоміжного колеса, та рухомої куліси.

Недоліком наведеної конструкції перетворювача гравітаційної енергії по-перше є те, що конструкція обода з великою кількістю спиць, за якими виконується поступальний рух вантажів, тобто балансирів та їх значний кулісній рух, зменшує ККД перетворювача гравітаційної енергії.

По-друге, наявність вантажів із меншим та із більшим плечем моменту, які знаходяться по різні сторони вертикальної осі обертання, також впливає на зменшення ККД перетворювача гравітаційної енергії. По-третє, конструкція перетворювача з куліснім рухом вантажів по спиці значно складніші, габаритніші порівняно із перетворювачем гравітаційної енергії з обертанням усіх механізмів по колу відносно вертикальної осі системи. Такі двигуни відрізняються низьким

ККД, внаслідок підвищеного коефіцієнта тертя багатоелементного механізму переміщення вантажів.

Найбільш близьким аналогом до заявленого перетворювача гравітаційної енергії за

Зо сукупністю ознак і очікуваним технічним результатом є машина англійського винахідника Боба

Амарасінга наведена в науковій статті А.В. Фролова, Нові джерела енергії, 9 видання, 2017 р., яка містить станину, обертальний в підшипниках вал з маховиком, мотор-редуктори з встановленими на їх валах штангами з балансирами, зубчасті передачі, стартер, генератор і систему управління перетворювачем гравітаційної енергії.

На відміну від заявленого перетворювача гравітаційної енергії, в наведеному перетворювачі штанги одними своїми кінцями жорстко з'єднані із маховиком. Мотор-редуктор встановлений на вільному кінці штанги і шарнірно пов'язаний з нею, а балансири встановлені на валу мотор- редукторів.

Недоліком приведеного перетворювача гравітаційної енергії є його низький ККД.

Пояснюється це тим, що для створення крутного моменту за рахунок різновіддаленості протилежно розташованих центрів мас балансирів на штангах, щодо вертикальної осі маховика, здійснюють за рахунок зміни положення мотор-редуктора з балансиром на його валу, щодо його шарнірного з'єднання з вільним кінцем штанги. При цьому, зміна положення центрів мас балансирів, щодо вертикальної осі системи, здійснюється з найменшим плечем, крутний момент незначний і як наслідок низький ККД. Це підтверджується схемою, наведеною на рис. 27, стор. 34 вище зазначеної наукової статті. На рис. 27 приведена траєкторія руху балансирів близька до кардіоїди, складова якої близька за формою до дуги кола, яка відображає траєкторію руху балансирів з верхнього положення вниз під дією гравітаційного поля Землі, з якої випливає, що балансири на даному етапі рухаються по одну сторону від вертикальної осі маховика. Друга складова кардіоїди близька за формою до криволінійної прямої або до равлика

Паскаля і відображає траєкторію руху балансирів з нижнього положення у верхнє, з якої випливає, що балансири на даному етапі рухаються по іншій стороні на незначній відстані від вертикальної осі маховика під дією його інерційних сил. У зв'язку з тим, що зміна положення центрів мас балансирів здійснюється з найменшим плечем, в наведеному двигуні не забезпечується режим, необхідний для створення оптимальної системи зусиль різної величини.

Внаслідок цього, створення крутного моменту, що приводить маховик в обертання, супроводжується низьким ККД перетворення гравітаційної енергії, зокрема в електричну.

В основу корисної моделі поставлена задача, удосконалити гравітаційний двигун шляхом зміни конструкції основних елементів і нового взаємозв'язку між ними, забезпечити стабілізацію бо швидкості обертання маховика і збалансовану динаміку його роботи, шляхом зміни кривої напруги і струму залежно від швидкості кутового обертання вала з маховиком, і за рахунок цього підвищити надійність роботи і ККД перетворювача гравітаційної енергії.

Поставлена задача вирішується тим, що в перетворювачі гравітаційної енергії, що містить станину, обертальний в підшипниках вал з маховиком, мотор-редуктори з встановленими на їх валах штангами з балансирами, зубчасті передачі, стартер, генератор і систему управління перетворювачем гравітаційної енергії, згідно з корисною моделлю, мотор-редуктори жорстко встановлені на маховику, балансир жорстко пов'язаний з вільним кінцем штанги, при цьому система управління перетворювачем гравітаційної енергії містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії, один вихід якого підключений на вхід споживача, а інший на вхід програмно-логічного контролера, який розміщений в центрі маховика, і одним своїм виходом підключений до системи управління стартером, іншим виходом через блок перетворення частоти з пусковим пристроєм мотор-редуктора, а своїм входом через безконтактний кільцевий струмознімач з пристроєм плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії і енкодера, встановленого на обертовому валу генератора, підключений на вхід пристрою плавного пуску динамічного гальмування і відбору енергії.

Розміщення на маховику мотор-редукторів зі штангами на їх валах і балансирами, жорстко пов'язаними з вільним кінцем штанг, дозволило збільшити плече обертального руху балансирів щодо вертикальної осі маховика, необхідного і достатнього для забезпечення оптимальної системи зусиль, що утворюють крутний момент, який приводить маховик в обертання під дією гравітаційного поля Землі з 70 95 ККД.

Завдяки тому, що заявлена система управління гравітаційним двигуном містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії, програмно-логічний контролер, стартер, блок перетворення частоти з пусковим пристроєм мотор-редуктора, енкодер, у відповідному логічному взаємозв'язку між собою, досягнута безперебійна надійна працездатність гравітаційного двигуна, за рахунок стабілізації швидкості обертання маховика і збалансованої динаміки його роботи.

Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на: фіг. 1 - представлений загальний вид перетворювача гравітаційної енергії (вид спереду); фіг. 2 - загальний вигляд перетворювача гравітаційної енергії (вид А);

Зо фіг. З - схема руху балансирів відносно вертикальної осі маховика.

Перетворювач гравітаційної енергії для здійснення способу перетворення гравітаційної енергії в електричну енергію, містить станину 1, обертальний вал 2 в підшипниках 3 з маховиком 4, на якому жорстко встановлені мотор-редуктори 5, 6, 7, 8, зі штангами 9 на їх валах, вільні кінці яких жорстко пов'язані з балансирами 10, зубчасті передачі 11, 12, стартер 13, джерело енергії 14, генератор 15 і систему управління перетворювачем гравітаційної енергії.

При цьому, система управління перетворювачем гравітаційної енергії містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії 16, один вихід якого підключений на вхід споживача 17, а інший на вхід програмно-логічного контролера 18, який розташований в центрі маховика 4, і одним своїм виходом підключений до стартера 13, іншим виходом через блок перетворення частоти з пусковим пристроєм 19 відповідного мотор-редуктора 5, 6, 7, 8, а своїм входом через безконтактний кільцевий струмознімач 20 з пристроєм плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії 16 і енкодера 21, встановленого на обертовому валу 2 генератора 15, і підключений на вхід пристрою плавного пуску динамічного гальмування і відбору енергії 16.

Відомості, що підтверджують можливість промислового використання перетворювача гравітаційної енергії.

Попередньо розкручують маховик. Для цього з джерела живлення 14 на електромагнітне тягове реле з дистанційним управлінням стартера 13 подають сигнал на його включення.

Стартер 13 починає обертати обертальний в підшипниках 3 вал 2 з маховиком 4, на якому симетрично встановлені мотор-редуктори 5, 6, 7, 8, на вихідних валах, яких жорстко закріплені штанги 9 з балансирами 10. В результаті цього маховик 4 приводиться в обертальний рух в напрямку за годинниковою стрілкою. Разом з маховиком 4 здійснюють обертальний рух за годинниковою стрілкою, жорстко встановлені на ньому мотор редуктори 5, 6, 7, 8 із встановленими на його валах штангами 9 з балансирами 10. У процесі обертання маховика 4, відстежують розташування балансирів 10, щодо вертикальної осі маховика за допомогою енкодера 21. У момент досягнення балансиром 10 нижнього положення на вертикальній осі маховика 4 енкодер 21 через програмно-логічний контролер 18 і блок перетворення частоти 19, видає сигнал на підключення мотор редуктора даного балансира до джерела живлення 14, з обертанням його вала в напрямку, протилежному напрямку обертання маховика 4. У момент 60 досягнення одним з балансирів 10 верхнього положення на вертикальній осі маховика 4, а іншим балансиром нижнього положення на згаданій вертикальній осі маховика обертання балансира, який знаходиться на вертикальній осі маховика в її верхньому положенні припиняють, а балансир 10, який знаходиться на вертикальній осі маховика 4, в її нижньому положенні приводять в обертання в напрямку, протилежному напрямку обертання маховика.

Кутові швидкості обертання маховика 4 і вала мотор-редуктора з балансирами 10 задають в співвідношенні (1-2). При цьому, балансири 10 здійснюють циклічний рух щодо вертикальної осі маховика 4, при якому одне з них полягає в русі балансира 10 з верхнього положення на вертикальній осі маховика 4 вниз під дією гравітаційного поля Землі, створюючи при цьому крутний момент на маховику 4 і приводячи його у обертальний рух. Траєкторія одного циклічного руху балансира 10, з верхнього положення в нижнє положення, описується дугою кола по одну сторону від вертикальної осі маховика 4. Другий циклічний рух балансир 10 здійснює при підйомі з нижнього у верхнє положення на вертикальній осі під одночасним впливом на нього сил інерції обертального руху маховика і крутного моменту його кругового руху навколо вала мотор-редуктора у взаємно-протилежних напрямках.

При цьому, траєкторія руху при підйомі балансира з нижнього положення у верхнє положення описується криволінійної лінією по тій же стороні щодо вертикальної осі маховика 4, що і траєкторія руху балансира з верхнього в нижнє положення. В даному випадку балансири 10 при своєму русі з нижнього положення вгору і з верхнього положення вниз знаходяться по одну сторону відносно вертикальної осі маховика 4, що дозволило виключити виникнення зусилля, яке протидіє обертальному руху маховика 4, що призводить до зниження його крутного моменту і як наслідок до зменшення ККД перетворювача гравітаційної енергії. При русі балансирів 10, де всі рухомі балансири знаходяться в одній стороні щодо вертикальної осі маховика 4, досягається режим, при якому всі балансири незалежно від їх руху вгору або вниз сприяють збільшенню зусиль, що призводять маховик 4 в обертання. Це дозволило значно збільшити крутний момент маховика і підвищити ККД перетворювача гравітаційної енергії.

Далі з обертового вала 2 маховика 4 обертальний рух через зубчасту передачу 12 передається на вал генератора 15. Отримана з виходу генератора електрична енергія подається на вхід пристрою плавного пуску, динамічного гальмування і відбору потужності 16, з одного з виходів котрого електрична енергія подається на вхід споживача 17, а з іншого виходу

Зо електричну енергію подають на вхід програмно-логічного контролера 18, з якого надходить сигнал на відключення стартера 13 з одночасним виведенням його вала з зачеплення з зубчастою передачею 11 за допомогою бендекса згаданого стартера 13. Одночасно з виходу програмно-логічного контролера 18 надходить сигнал через блок перетворення частоти 19 на пусковий пристрій мотор-редукторів 5, б, 7, 8 зі встановленими на їх валах штангами 9, із балансирами 10 жорстко установленими на їх вільних кінцях. Так як програмно-логічний контролер 18 містить попередньо розроблену і задану програму управління включення і відключення мотор-редукторів 5, 6, 7, 8 в функції часу, то в цьому випадку вкрай необхідна стабілізація кутової швидкості маховика 4. Для цього система управління містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії 16, який виконує функцію управління кривої струму напруги та моменту, поступово змінюючи напругу в бік збільшення або зменшення з одночасним відбором енергії що надходить на вхід споживача 17 і через безконтактний кільцевий струмознімач 20 на програмно-логічний контролер 18. Згаданий кільцевий струмознімач 20, трансмісія якого пропущена через порожнину пустотілого обертального вала 2, гравітаційного двигуна, встановлений на даному валу 2. При цьому з енкодера 21, встановленого на обертальному валу 2 гравітаційного двигуна, значення кутової швидкості даного вала 2 подають на вхід пристрою плавного пуску динамічного гальмування і відбору енергії 16, який змінює криву напруги струму залежно від швидкості кутового обертання обертального вала 2 гравітаційного двигуна. Таким чином, забезпечується стабілізація швидкості обертання маховика і збалансована динаміка роботи гравітаційного двигуна. Далі цикл руху балансирів 10, їх включення і відключення командами з програмно-логічного контролера 18 здійснюється аналогічним чином.

Заявлений перетворювач гравітаційної енергії був протестований на дослідному зразку протягом 60 днів. Завдання тестування полягало в дослідженні режимів роботи перетворювача гравітаційної енергії і надійності його роботи. В результаті тестування була встановлена надійність роботи перетворювач гравітаційної енергії з 70 95 ККД протягом зазначеного періоду тестування. (510)

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Перетворювач гравітаційної енергії, що містить станину, обертальний в підшипниках вал з маховиком, мотор-редуктори з встановленими на їх валах штангами з балансирами, зубчасті передачі, стартер, генератор і систему управління гравітаційним двигуном, який відрізняється тим, що мотор-редуктори жорстко встановлені на маховику, балансири жорстко пов'язані з вільним кінцем штанги, при цьому система управління гравітаційним двигуном містить пристрій плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії, один вихід якого підключений на вхід споживача, а інший на вхід програмно-логічного контролера, який розміщений в центрі маховика, і одним своїм виходом підключений до системи управління стартером, іншим виходом через блок перетворювача частоти з пусковим пристроєм мотор-редуктора, а своїм входом через безконтактний кільцевий струмознімач з пристроєм плавного пуску, динамічного гальмування і відбору енергії і енкодера, встановленого на обертовому валу гравітаційного двигуна, підключений на вхід пристрою плавного пуску динамічного гальмування і відбору енергії. У - й 5 пах У! ще ; ! К | /18 В 5 1 з / Ї ! х | ї ! Ах і ; | / Ї ! і ч / ! пн свині ! рат "М і ; і ра сани | Бе / х Ї сля мя Я Н у кі ; Я Х БЕ С і а ік нннаннньн вала: ни ин -т --- ; інн зання нт ра КИНЕ / ії | х Кр й Ох й й х ік Кя | 7 на Я / ай 4 Я я Я Н й жк к че - | -7 и я ! ех ж, пет п Я а По й Ге ра | у і й І т : й | з. Я У Н ов ЩІ ! | 5 ня ра І й Ши й ї з Шик Кк | і. ! У а ша, У С о де Ко їх й й як У Кй ся ке

   Фіг. 1