Экономогенератор

К мысли о необходимости анемофицировать всю страну, т.е. застроить ее ветряками («анемо» по гречески - ветер), друзья соратники Анатолий Уфимцев и Владимир Ветчинкин пришли почти одновременно с возникновением великой и дерзкой большевистской идеи ГОЭЛРО, воплощенной в набившей оскомину в советские времена Ленинской формулировке: «коммунизм - это советская власть плюс электрификация всей страны». История техники журнал ИР 2/2008

Дизайнеры из голландской компании NL architects задумались: - «Как модернизировать обычный ветрогенератор, чтобы его вписать в архитектурный ансамбль города?» Так, чтобы альтернативные источники энергии стали ближе к жилью человека, независимо, будь это квартира в многоэтажке или дом в пригороде. Хотя бы по причине экономии на транспортировки электричества от электростанции к потребителю. Не секрет, что обычные (горизонтальные) ветряные мельницы очень шумные, требуют открытых пространств и постоянного неслабого потока ветра. Как альтернатива, были придуманы, и внедрены вертикальные ветряки, которые более универсальны. Основное преимущество вертикальных ветрогенераторов - работают на малых ветрах и практически бесшумные. Улавливают все ветряные потоки, по всем направлениям и их легко монтировать в кварталах с высокой плотностью застройки.

Ветряные установки, предложенные голландцами, строятся по типу древовидной структуры и могут улавливать ветер в пределах городской среды, в парках, на улицах, рядом с домами и на дорогах. Концепт установки «Power Flower» планируется монтировать в двух версиях - с тремя и двенадцатью ветряными трехлопастными турбинами.

Обычно от использования ветряков отказываются по причине их некрасивости, шуму и вредной вибрации. «Энергетические Цветы» от голландских дизайнеров, напротив, эстетически привлекательны, бесшумные и практически не обладают вибрациями свойственными промышленным ветрякам. Архитекторы спроектировали коттеджные поселки и городские кварталы, в планы которых вписаны оригинальные опоры для 3 или 12 турбин.

Команда считает, что установка из трех турбин с приятным дизайном, установленные рядом с коттеджем, будет генерировать более 13000 кВт-ч электроэнергии в год при средней скорости ветра 5 метров в секунду и создавать всего лишь 42.8db шума на 12 метров в секунду.

Нью-йоркская дизайн-студия Atelier DNA разработала устройство, которое собирает энергию ветра без традиционных ветряных турбин. Гибкие столбы высотой 55 метров, сделанные из углеродного волокна и армированные полимером, подобно вздыбленным волосам, колеблются от дуновения ветра. Пьезоэлектрические керамические диски, вмонтированные в столбы, вырабатывают электроэнергию, подобно давлению позвоночника на межпозвоночные диски.

Поскольку производство электроэнергии в концепции Windstalk будет зависеть от силы и скорости ветра, дизайнеры разработали способ хранения энергии. Под столбом будут установлены две большие камеры с водой, расположенных друг над другом. Когда дует ветер, часть электроэнергии используется для питания множество насосов, которые поднимают воду из нижней камеры в верхнюю. Потом, когда ветер стихает, вода спускается из верхней камеры в нижнюю камеру, превращая насосы в генераторы.

Как видим, техническая мысль продолжает бороться с непокорным вольным ветром. Кроме того, для эффективной работы ветрогенераторов с горизонтальной осью вращения требуется поток ветра со скорость 5 м/сек. не менее.

Совсем другое дело - использовать бескрайние отечественные реки с постоянной скоростью течения. Подтвердится закон диалектики перехода количества генераторов малой мощности в качество жизни прибрежного населения у берегов незамерзающих до дна рек. А рек в Российской Федерации достаточно. Надеюсь, предлагаемый малооборотный генератор найдет свое применение при освоении заброшенных территорий самой большой страны в мире.

Область техники

Хорошо известны генераторы с постоянными магнитами, расположенными на роторе. На статоре расположены индукционные катушки. Недостатком таких конструкций, при всей к ним привлекательности, является затрата энергии на преодоление сопротивления магнитных полей ротора со статором, что приводит к понижению КПД.

Уровень техники.

Пока существуют природные запасы углеводородного топлива, недостаток традиционных генераторов с низким КПД кажется незаметным, но человечество уже задумывается - как экономно использовать природные ресурсы и не загрязнять природу промышленными отходами. На смену автомобилей с дизельным и бензиновым топливом приходят электромобили.

Раскрытие полезной модели

Экономогенератор в широком диапазоне применим к альтернативным источникам электроэнергии. Все природные источники - потоки ветра, воды, волны, приливы отливы, все, что может привести к вращению маховика. Механический привод от двигателя автомобильного - не исключение. Технический результат достигается применением первого закона Ньютона "Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние". Ньютон указывает на прямолинейное движение, но вращение маховика также относится к первому закону. Экономогенератор содержит маховик, вращающийся в герметичном корпусе, заполненным гелием для уменьшения сопротивления вращению маховика. Корпус выполнен из немагнитного материала. На окружности маховика расположены пластины супермагнитов, которые направленны одним полюсом (одной стороной пластины) в сторону индуктивных катушек с п-образными сердечниками. Другая сторона пластины направлена к центру вращения маховика. Катушки установлены снаружи корпуса так, чтобы один полюс сердечника (верхний) встречался с магнитами, вращающимися в верхней плоскости. Другой полюс сердечника (нижний) встречается с магнитами, вращающимися в нижней плоскости вращения после удаления магнита от верхнего полюса сердечника. Попеременно меняемый магнитный поток образует в индуктивной катушке переменный ток, который с помощью диодов направляется на подзарядку аккумулятора.

Технический результат предлагаемой модели экономогенератора заключается в том, что притяжение магнита к сердечнику (сопротивление вращению) возникает только в одном случае. Следующий случай будет уже с другим магнитом. Это достигается четным числом магнитов и нечетным числом катушек. Таким образом, сопротивление практически отсутствует за счет вращения маховика и притяжения очередного магнита к тому же сердечнику. Кроме того, маховик с диаметром, соизмеримым с крышей автобуса, позволяет увеличить линейную скорость пересечения магнитных потоков в катушке, в отличие от традиционных генераторов. Отсюда возрастает частота переменного тока и, как следствие, напряжение. Для постоянного вращения маховика необходим регулятор Уатта, который сглаживает порывы ветра или работы двигателя автомобиля в «пробочном» движении на узкой дороге.

Экономогенератор имеет перспективу развития, если для вращения маховика использовать магнитный привод, тогда не понадобится сальник для герметизации гелия в емкости, который оказывает сопротивление вращению маховика. Вакуум в данном случае неприменим из-за больших габаритов маховика. Технический результат достигается тем, что маховик находится на одной оси, а подшипниками являются «камни», подобно часовым.

Осуществление полезной модели.

Близкой областью применения экономогенератора является использование автомобильного транспорта. Маховик может раскручиваться встречным потоком воздуха при движении автомобиля, а также приводом от двигателя автомобиля. В обоих случаях происходит подзарядка аккумуляторов. Ветродвигатели уже находят широкое применение и применимы в данном случае.

В домашних условиях я изготовил маховик из текстолита толщиной 1 мм с диаметром диска - 300 мм. На крае диска с помощью уголков из алюминия разместил на разных уровнях супермагниты размером 20×20×3. Получилось 8 магнитов на верхнем уровне и 8 магнитов на нижнем уровне, причем, расстояние между верхним и нижним магнитами по горизонтали 25 мм, а по вертикали 35 мм. Вначале верхний магнит притягивается к верхнему полюсу катушки, а через 25 мм движения маховика нижний магнит притягивается к нижнему полюсу. При угловой скорости 2 оборота в секунду линейная скорость магнита - 2 м/сек., 16 раз произойдет перемена тока в катушке. Если представить маховик с диаметром 1000 мм частота переменного тока увеличится в 3 раза, а если магниты разместить плотнее друг другу, то по Райкину получим «сумасшедшую» частоту.

Как видно из видеоролика первый закон Ньютона отлично работает, даруя электрическую энергию. Полезная модель экономогенератора оправдывает свое название - полезная. Действительно, полезная модель для малого и среднего бизнеса. Заработает и закон диалектики перехода количества в качество. Количество генераторов малой мощности компенсируется качеством жизни электрифицированной деревни.

Экономогенератор, на роторе которого расположены постоянные магниты, а на статоре индукционные катушки, отличающийся тем, что ротор с постоянными магнитами вращается в корпусе из немагнитного материала, отделенном от индукционных катушек, расположенных у стенки корпуса с другой стороны стенки, индукционные катушки имеют п-образный сердечник.