RU227233U1 - Электромеханический генератор энергии - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для выработки электрической энергии из механической энергии проезжающего транспорта по дорожному полотну, оборудованному искусственными неровностями. Техническим результатом является создание электромеханического генератора энергии, позволяющего повысить надежность за счет исключения большого количества подвижных элементов, дублирования за счёт наличия дополнительных пьезоэлементов и дополнительных крышек, обеспечивающих возврат в исходное положение только за счет упругости материала крышки и его формы в виде полой правильной треугольной пирамиды. Электромеханический генератор энергии включает прямоугольный в основании корпус с элементами крепления к дорожному полотну, основную крышку, вставленную в соответствующую габаритным размера выборку в корпусе, и установленный между ними основной пьезоэлемент, соединенный кабелем с источником потребления энергии через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания. Основная крышка выполнена из упругого материала в виде полой правильной треугольной пирамиды высотой 0,5–1,5 мм, изнутри под вершиной которой установлен основной пьезоэлемент, одна из сторон основания пирамиды расположена на уровне дорожного полотна вдоль длинной стороны основания корпуса. Корпус дополнительно оснащен дополнительными крышками с соответствующими дополнительными пьезоэлементами, изготовленными аналогично основным. Причем дополнительные крышки установлены в корпусе аналогично основной крышке относительно длинных сторон основания корпуса, на расстоянии от краёв корпуса, друг от друга и/или основной крышки 10–50 мм по одной из длинных сторон основания корпуса. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для выработки электрической энергии из механической энергии проезжающего транспорта по дорожному полотну, оборудованному искусственными неровностями.

Известна система автономного питания и подзарядки мобильных устройств у остановок автотранспорта (патент RU № 2665479, МПК H01L 41/113, E01F 11/00, H02K 35/02, опубл. 30.08.2018 Бюл. № 25), содержащая комбинированные искусственные неровности (ИН), содержащие несъемные и съемные участки, отличающаяся тем, что съемные участки ИП выполнены двухстворчатыми с осью посередине, под каждым из которых установлены электрические преобразователи (ЭП) возвратно-поступательных перемещений с осями ротора и воспринимающими элементами, контактирующими с осями двухстворчатых ИН, причем усилие возврата осей и участков двухстворчатых ИН в исходное положение обеспечено силами магнитного отталкивания, действующими между ротором и статорной магнитной системой в каждом ЭП, электрические выходы каждого ЭП подключены ко входам введенного в систему сумматора электрической энергии через индивидуальные выпрямители, выходы которых соединены параллельно и подключены к клеммам электрического аккумулятора, кроме того, в систему введен и размещен в антивандальном контейнере приемный блок, внутри которого размещены сумматор электрической энергии с вводами проводов от электрических выходов ЭП, электрический аккумулятор и панель с розетками для питания потребителей, размещенная на передней стенке антивандального приемного блока.

Основным недостатком данной системы является низкая надежность из-за наличия двухстворчатых съемных участков, которые при этом воздействуют на роторы как в осевом, так и в радиальном (при наезде транспорта на препятствие) направлениях, что приводит к быстрому выходу из строя как съемных участков, так и роторов.

Наиболее близким по технической сущности является мобильный электромеханический генератор энергии (патент на ПМ RU № 189058, F03G 7/08, H01M 10/60, опубл. 07.05.2019 Бюл. № 13), состоящий из пружин, слоистого пьезоэлемента, крышки неровности, электропроводов и стойки, отличающийся тем, что конструкция дополнена основанием с элементами крепления и винтовым электрическим разъемом, выпрямителем тока, усилителем и аккумуляторной батареей, помещенной в термокейс со слаботочным нагревательным элементом.

Основным недостатком данного генератора является низкая надежность из-за наличия пружин, которые при длительном периодическом постепенно теряю свою упругость воздействии, перенося основное механическое воздействие на пьезоэлемнт, что приводит к быстрому его выходу из строя.

Техническим результатом является создание электромеханического генератора энергии, позволяющего повысить надежность за счет исключения большого количества подвижных элементов, дублирования за счёт наличия дополнительных пьезоэлементов и дополнительных крышек, обеспечивающих возврат в исходное положение только за счет упругости материала крышки и его формы в виде полой правильной треугольной пирамиды.

Техническим решением является электромеханический генератор энергии, включающий прямоугольный в основании корпус с элементами крепления к дорожному полотну, основную крышку, вставленную в соответствующую габаритным размера выборку в корпусе, и установленный между ними основным пьезоэлементом, соединенным кабелем с источником потребления энергии через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания.

Новым является то, что основная крышка выполнена из упругого материала в виде полой правильной треугольной пирамиды высотой 0,5–1,5 мм, изнутри под вершиной которой установлен основной пьезоэлемент, одна из сторон основания пирамиды расположена на уровне дорожного полотна вдоль длинной стороны основания корпуса, который дополнительно оснащен дополнительными крышками с соответствующими дополнительными пьезоэлементами, изготовленными аналогично основным, причем дополнительные крышки установлены в корпусе аналогично основной крышке относительно длинных сторон основания корпуса, на расстоянии от краёв корпуса, друг от друга и/или основной крышки 10–50 мм по одной из длинных сторон основания корпуса.

На фиг. 1 изображен общий вид искусственной неровности с генератором энергии.

На фиг. 2 изображен вид сверху искусственной неровности с генератором энергии.

На фиг. 3 изображен увеличенный и повернутый на 90° разрез А-А фиг. 2.

Электромеханический генератор энергии включает прямоугольный в основании корпус 1 (фиг. 1-3) с элементами крепления (не показаны) любой известной конструкции (автор на это не претендует) к дорожному полотну 2 (фиг. 3), основную крышку 3 (фиг. 1-3), вставленную в соответствующую габаритным размера выборку 4 в корпусе 1, и установленный между ними основным пьезоэлементом 5 (фиг. 3), соединенным кабелем 6 с источником потребления энергии через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания (не показаны) любой известной конструкции (автор на это не претендует). Основная крышка 3 выполнена из упругого материала (пружинной стали, армированного стекловолокном плотного полиуретана, спеченного эпоксидной смолой карбонового волокна и/или т.п.) в виде полой правильной треугольной пирамиды высотой h=0,5–1,5 мм (фиг. 3), изнутри под вершиной которой установлен основной пьезоэлемент 5. Одна из сторон 6 (фиг. 1-3) основания пирамиды основной крышки 3 расположена на уровне дорожного полотна 2 вдоль длинной стороны основания корпуса 1, который дополнительно оснащен дополнительными крышками 7 с соответствующими дополнительными пьезоэлементами 8 (фиг. 3), изготовленными аналогично основным. Дополнительные крышки 7 (фиг. 1-3) установлены в корпусе аналогично основной крышке 3 относительно обеих длинных сторон основания корпуса 1 (фиг. 1 и 2), от краёв корпуса 1, друг от друга и/или основной крышки 3 на расстоянии l=10–50 мм по одной из длинных сторон основания корпуса 1.

Корпус 1 может быть изготовлен из армированного бетона, нержавеющей стали, армированной вулканизированной резины или т.п. (автор на это не претендует). Изготовление крышек 3 и 7 в виде полой правильной треугольной пирамиды с высотой h=0,5–1,5 мм (фиг. 3) как показали стендовые испытания обеспечивают длительную работу (практически весь срок службы корпуса 1) без выхода материала крышек 3 и 7 за пределы упругой деформации и, как следствие, исключение разрушения во время работы при проезде транспорта через крышки 3 и 7. Расположение одной из сторон 6 (фиг. 1-3) основания пирамиды крышки 3 и 7 вдоль длинной стороны основания корпуса 1 обеспечивает наезд колесами транспорта на плоскую грань крышки 3 и/или 7 без перекоса колес транспорта, что исключает несанкционированное отклонение транспорта от траектории, повышая безопасность движения. Расположение одной из сторон 6 (фиг. 1-3) основания пирамиды крышки 3 и 7 на уровне дорожного полотна 2 обеспечивает максимальное механическое воздействие на крышки 3 и/или 7 при наезде колесами транспорта, так как кроме массы транспорта действует еще и кинетическая энергия, зависящая от скорости и массы транспорта, при изменении прямолинейного направления транспорта в направление вперед и вверх, что приводит к более интенсивному воздействию крышек 4 и 7 на соответствующие пьезоэлементы 5 и 8 и, как следствию, выработке дополнительной электроэнергии, передаваемой по кабелям 6. Расположение крышек 3 (фиг. 1 и 2) и 7 в корпусе 1 относительно обоих длинных сторон основания корпуса 1 обеспечивает универсальность конструкции, так как работает для выработки энергии как в одну, так и в другую сторону при проезде транспорта. Расположение крышек 3 и 7 в корпусе 1 также на расстоянии от краёв корпуса 1, друг от друга и/или основной крышки l=10–50 мм (выбрано эмпирическим путем) по одной из длинных сторон основания корпуса 1 обеспечивает гарантированную работоспособность электромеханического генератора энергии независимо от толщины колес автотранспорта (за исключением велосипедов и самокатов с тонкими ободами у колес, что не так существенно в суммарной выработке энергии).

Конструктивные элементы, воздуховоды, уплотнения, технологические крепления и т.п., не влияющие на объяснение работоспособности электромеханического генератора энергии, на чертежах (фиг. 1, 2 и 3) не показаны или показаны условно.

Электромеханический генератор энергии работает следующем образом.

В месте, выбранном согласно правилам дорожным движениям и решения властей, согласованных с ГИБДД населенного пункта или региона, для установки искусственной неровности предварительно перекрывают движение транспорта и проводят штробление (не показано) дорожного полотна 2 (фиг. 3) с прокладкой необходимого числа кабелей 6 внутри дорожного полотна 2. Снаружи проложенных кабелей 6 устанавливают корпус 1 (фиг. 1-3) в фиксацией на дорожном полотне 2 (фиг. 3) элементами крепления. Основной 5 и дополнительные 8 пьезодатчики соединяют в соответствующими кабелями 6 и устанавливают в корпус 1 на свои места. Пьезодатчики 5 и 8 снаружи закрывают соответствующими основной 3 (фиг. 1 и 2) и дополнительными 7 крышками, вставляемыми в соответствующие выборки 4 корпуса 1. После чего другие концы кабелей 6 (фиг. 3) с источником потребления энергии через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания (автор на конструкцию и способы работы данных устройств не претендует) и открывают движение транспорта.

При проезде через электромеханический генератор энергии транспорт колесами воздействуют на одну или несколько крышек 3 и/или 7, которые незначительно распрямляясь оказывают давление на соответствующие пьезодатчики 5 и/или 8, вырабатывающие при этом электрическую энергию. Электрическая энергия по соответствующим кабелям 6 через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания направляют к источникам потребления энергии для освещения, обогрева участков дороги, к станциям подзарядки электротранспорта или т.п. После проезда транспорта крышки 3 и/или 7 под действием внутренних упругих сил возвращаются в исходное состояние до следующего взаимодействия с колесами транспорта для выработки электрической энергии.

Предлагаемый электромеханический генератор энергии, позволяет повысить надежность за счет исключения большого количества подвижных элементов, дублирования за счёт наличия дополнительных пьезоэлементов и дополнительных крышек, обеспечивающих возврат в исходное положение только за счет упругости материала крышки и его формы в виде полой правильной треугольной пирамиды.

Claims (1)

1. Электромеханический генератор энергии, включающий прямоугольный в основании корпус с элементами крепления к дорожному полотну, основную крышку, вставленную в соответствующую габаритным размера выборку в корпусе, и установленный между ними основной пьезоэлемент, соединенный кабелем с источником потребления энергии через выпрямитель, аккумуляторную батарею и стабилизатор питания, отличающийся тем, что основная крышка выполнена из упругого материала в виде полой правильной треугольной пирамиды высотой 0,5–1,5 мм, изнутри под вершиной которой установлен основной пьезоэлемент, одна из сторон основания пирамиды расположена на уровне дорожного полотна вдоль длинной стороны основания корпуса, который дополнительно оснащен дополнительными крышками с соответствующими дополнительными пьезоэлементами, изготовленными аналогично основным, причем дополнительные крышки установлены в корпусе аналогично основной крышке относительно длинных сторон основания корпуса, на расстоянии от краёв корпуса, друг от друга и/или основной крышки 10–50 мм по одной из длинных сторон основания корпуса.