Гидроэлектрический двигатель


Гидроэлектрический серводвигатель

 

№ 66070

Класс 21d, 19аа

35d 9о4

35d, 5а2

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Л. И. Штурман

ГИДРОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ СЕРВОДВИГАТЕ

Заявлено 21 марта 1945 г. за № 778/337203 в Народный Комиссариат электропромышленности ССС

Целью настоящего изобретения является создание простого и надежного гидроэлектрического серводвигателя для некоторых механизмов поступательного движения, требующих значительных движущих усилий при относительно небольших скоростях.

В описываемом серводвигателе для привода поршня используется электропроводная жидкость, для нагнетания которой в напорную камеру применен насос, выполненный известным образом по тип > статора многофазной асинхронной машины с невращающимся сердечником и с винтовой направляющей для жидкости в зазоре магнитной цепи.

Согласно изобретению, указанный сердечник с закрепленной на нем направляющей использован в качестве поршня, для чего on выполнен подвижным в аксиальном направлении. Напорная камера соединяется с расходной камерой посредством трубки с дросселирующим краном.

Устройство и принцип действия серводвигателя поясняются чертежом.

Серводвигатель в основном состоит из статора 1 типа статора трехфазного асинхронного двигателя с закрытыми пазами, тонкой гильзы 2 из немагнитной стали и шихтованного сердечника 8, выполненного без обмотки и снабженного спиралью 4 из немагнктного материала, прилегающей к гильзе 2 с небольшим зазором.

Если заполнить полость, в которой находится сердечник 8, какойлибо металлической жидкостью, например ртутью или легкоплавким сплавом, и включить статор, то в цилиндрическом слое жидкости, заполняющем междужелезное пространство о, как в короткозамкнутой обмотке вторичной цепи (с бесконечно большим числом стержней), оудут индуктироваться токи, которые, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создадут в каждом элементе жидкости окружные усилия, заставляющие весь слой жидкости также вращаться с некоторым скольжением. № 66070

Однако в силу наличия в зазоре спирали 4 слой жидкости„ как

«жидкая гайка», будет навинчиваться на спираль и выходить из активной зоны, развивая при этом определенные аксиальные усилия. На место выходящей жидкости в активную зону будет поступать новая жидкость из емкости или циркуляционной системы. Если включить статор 1 так, чтобы жидкость перекачивалась из верхней расходной камеры б в нижнюю напорную камеру 8, то в результате развиваемого в камер= 8 давления, сердечник, как поршень, начнет перемещаться вверх. Проворачиван«е сердечника под действием незначительных тангенциальных усилий от давления жидкости на спираль предотвращается выступами 10

Ьлагодаря двойному редуцированию — винтовому в активной зоне и гидравлическому в напорной камере — осевое усилие на штоке может намного превосходить окружные усилия, развиваемые в жидкости.

Предельные величины активного зазора и окружной скорости жидкости устанавливаются из условий ограничения намагничивающего тока и обеспечения ламинарного движения.

Плавное регулирование в широких пределах осевого усилия на штоке, а следовательно, и скорости его перемещения достигается дросселирующим краном 11 циркуляционной системы, состоящей из перепускных трубок 7 и охладителя 18 с ребристым корпусом.

Предлагаемый гидроэлектрический серводвигатель представляет собой совмещенные в одной машине электрический двигатель, винтовой редуктор, силовой насос и поршневой двигатель, отличающийся, помимо этого, от иных подобных агрегатов почти полным отсутствием в нем подвижных механических деталей и связанных с ними подшип гиков, сальников и т. и. узлов.

Единственная подвижная деталь — сердечник со штоком, — в orëëчис от всех прочих поршневых устройств, также не требует никаких уплотнен.fH, так как в данном случае функции манжетных уплотнений поршня выполняет «электромагнитный затвор» или рабочие электромагнитные усилия в активной зоне. Перепады давления у выхода iuroка 12 и стержня крана 11 отсутствуют и, следовательно, рассматриваемая система является абсолютно герметичной и безрасходной.

Существенной особенностью данного редуктора является естественная и плавная остановка рабочего хода штока на желаемой, заранее установленной высоте в результате перекачивания всей активной жидкости из расходной камеры б в напорную 8 без каких-либо вспомогательных и защитных устройств.

В силу своих конструктивных особенностей и характеристик описанный гидроэлектрический серводвигатель сможет найти успешное применение в тех случаях, когда выбор привода обусловливается не столько энергетическими показателями, сколько соображениями компактности, малой стоимости, надежности, простоты регулирования и т. д., например, для некоторых прессов, домкратов, подъемников, тормозных устройств, приводов наведения тяжелых артиллерийских систем на переменном токе и т. п. механизмов. Он может быть также применен как регулятор при включении статорной обмотки в токовые контуры главных цепей.

Предмет изобретения

1„ Гидроэлектрический серводвигатель с приводом поршня электропроводной жидкостью, для нагнетания которой в напорную камеру применен насос, выполненный по типу статора многофазной асинхронной № 66070

Редактор А. Г. Новожилов

Техред А. Л. Резник

Корректор А. Антонова

Подп. к печ. 10/111 — 62 г

3 а к. 334/1,0.

Формат бум. 70 108 /i6.

Тираж 200.

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6.

Объем 0,26 изд. л.

Цена 5 коп.

Типография, пр. Сапунова, 2. машины с невращающимся сердечником и с винтовой направляющей для жидкости в зазоре магнитной цепи, отличающийся тем, что указанный сердечник с закрепленной на нем направляющей использован в качестве поршня, для чего он выполнен подвижным в аксиальном направлении.

2. Форма выполнения серводвигателя по п. 1, отличающаяся тем, что напорная камера соединена с расходной камерой посредством трубки с дросселирующим краном.

   

www.findpatent.ru

Линейный электрогидродинамический двигатель внутреннего сгорания кущенко в.а.

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям, предназначенным для привода линейных электрических генераторов. Линейный гидроэлектромеханический двигатель внутреннего сгорания, включающий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электрическую машину, согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде набора синхронизированных ДВС, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, при этом первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето), подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы двигателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям, предназначенным для привода линейных электрических генераторов.

Известен линейный генератор электроэнергии (патент РФ №2141570, F02B 71/04, H02K 35/02, 1999) на основе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, который работает с измененным ходом сжатия.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, не позволяющей получать высокие мощности при малых размерах.

Известен генератор электроэнергии (патент РФ №2177067, F02B 71/04, 2001), в котором якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке, установленной в корпусе.

Недостатком известного устройства является большая вибрация при работе применяемого двигателя.

Известен энергомодуль (патент РФ №2345232, F02B 71/04, 2009), в котором двигатели внутреннего сгорания имеют общую внешнюю камеру сгорания и две одноактные свободнопоршневые расширительные машины. Недостатком этого устройства является большая вибрация, развиваемая двигателем.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для привода электрических генераторов (патент РФ №2209324, F02B 71/04, 2003), в котором возвратно-поступательное движение поршня на такте сжатия осуществляется путем преобразования электрической энергии в кинетическую энергию поршня. Недостатком устройства является большая вибрация используемого двигателя.

Известен свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ №2324829, F02B 71/04, 2008), в котором применен гидравлический способ синхронизации движения поршней свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с оппозитным движением поршней.

Недостатком известного устройства является тот факт, что штоки поршней проходят через газовые камеры сгорания и это не позволяет предотвратить проникновение газов в гидравлическую систему синхронизации в процессе эксплуатации, что ведет к низкой эффективности этого двигателя внутреннего сгорания.

Известен свободнопоршневой двигатель (патент РФ №2186231, F02B 71/04, 2002), в котором линейный генератор выполнен из обмоток статора, расположенных на цилиндре, и обмотки якоря, расположенной в поршне и контактирующей с системой возбуждения. Предлагаемый двигатель неэффективен в связи с тем, что агрессивная среда камеры сгорания быстро разрушит якорь электрогенератора.

Известен свободнопоршневой ДВС с линейным электрическим генератором (патент РФ №2150314, F02B 71/04, 2000 - прототип), включающим в себя два оппозитно расположенных цилиндра, в которых размещены поршни, жестко связанные между собой и якорем генератора, содержит стартер генератора с обмотками возбуждения, силовыми обмотками, генерирующими ток, магнитным проводом и электронный блок управления с датчиком положения поршня.

Недостатком известного устройства, так как он приведен в описании, является тот факт, что он недостаточно эффективен в работе. Согласно фиг.1, фиг.2 описания это поршневой двигатель с двумя клапанами. При движении влево происходит всасывание воздуха в правый цилиндр. Далее в левом цилиндре происходит вспышка топлива и рабочий ход вправо, в котором происходит сжатие и рабочий ход влево. В правом цилиндре - выход отработанных газов. И поскольку инерционной системы (маховика) нет, то приходится использовать полученную электроэнергию для обеспечения цикла всасывания в левом цилиндре и сжатия в правом и т.д. Использование способа синхронизации подачей топлива в двигатель также неэффективно, т.к наоборот при максимальной степени сжатия надо подавать топливо. В этом случае будет лучше происходить процесс сгорания. Предлагаемый двигатель также не обеспечивает двух-, четырехтактный и смешанные режимы работы. Не может работать в карбюраторном режиме, что делает его неэффективным.

Технический результат изобретения заключается в повышении его эффективности

Технический результат достигается тем, что в линейном двигателе внутреннего сгорания, включающем двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину, согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде набора синхронизированных двигателей внутреннего сгорания, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, причем первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето), подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей.

Шток снабжен демпфирующим механизмом и датчиком положения штока, подключенного к системе управления.

Пары двигателей объединены в группы для создания необходимой мощности.

Гидроэлектромашина подключена к маховику и системе управления. Гидроэлектромеханический накопитель энергии выполнен распределенным, например, на колесах транспортных средств, совмещая реверсное накопление энергии с торможением.

Изобретение поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.3.

В цилиндре 1 находится поршень 2 с кольцами 3, подключенный к штоку 4. Вокруг цилиндра 1 находится рубашка охлаждения 5. Цилиндр 1 имеет головку 6, на которой находится форсунка (свеча) 7, подключенная к топливному насосу высокого давления (ТНВД, магнето) 8, который посредством первого привода 9 подключен к соединению (например, зубчатому) 10 штока 4, подключенного к второму приводу 11, на котором находится кулачок 12, входящий в зацепление с толкателем 13, входящим в зацепление с рычагом 14, входящим в зацепление с подпружиненным клапаном 15 выхлопного канала 16, подключенного к газопроводу и глушителю 17. Первый привод 9 имеет три кулачка 18.1, 18.2, 18.3 (18). Кулачок 18.1 входит в зацепление с толкателем 19, входящим в зацепление с рычагом 20, входящим в зацепление с подпружиненным клапаном 21. Кулачок 18.2 входит в зацепление с толкателем 22, входящим в зацепление с рычагом 23, входящим в зацепление с клапаном 24. Кулачок 18.3 входит в зацепление с толкателем 25, который входит в зацепление с рычагом 26, который входит в зацепление с подпружиненным клапаном 27. Воздухозаборник 28 подсоединен к турбонаддуву (устройству наддува) 29 и к карбюратору (устройству подготовки топлива) 30. Если устройство 8 есть ТНВД, то он подключен к баку с топливом 31. Если устройство 8 есть магнето (прерыватель катушка зажигания), то блок 31 есть источник электроэнергии 31. На штоках 4 находятся демпфирующие устройства 32 (например, пружины). Цилиндр 1 имеет кольца 33, герметизирующие соответствующую полость. Корпус 34 синхронизирующего механизма прикреплен к цилиндру 1. На штоке 4 крепится поршень (с кольцами) 35. В соответствующей полости цилиндра 34 находится жидкость 36, которая проходит в соответствующую полость цилиндра 34 другого штока (4б) через трубопровод 37. К штоку 4 крепится соответствующий сердечник 38, на котором крепится магнитная система, например, постоянные магниты 39, помещенные в катушку 40, вход и выход (а, б) которой подключены к коммутирующему и преобразующему устройству (в заданный вид) напряжения (КПН) 41 (например, набор выпрямителей), подключенному к аккумуляторной батарее (АБ) 42 и к системе управления (СУ) 43, (например, цифровому процессору). Соответствующие датчики положения 44 соответствующих штоков 4 подключены к системе управления (СУ) 43. Цилиндры 34 снабжены соответствующими сальниками 45. Разъем (РЗМ) 46 подключен к СУ 43 и КПН 41. На фиг.2 изображен маховик (М) 47, подключенный к электрической машине (ЭМ) 48, подключенной к разъему (РЗМ) 49, подключенному к разъему (РЗМ) 46, подключенному к КПН 41. РЗМ 46 также подключен к разъему (РЗМ) 50 (фиг.3), подключенному к приводам клапанов 51.1-51.4, приводу топливного насоса (ТНВД, магнето) 51.5 и к другим приводам 51.m. Клапан (КЛ) 52 подключен к жидкостному трубопроводу 37. Клапан (КЛ) 53 подключен к трубопроводу 37 (а), соединяющему другие полости соответствующих цилиндров 34.

Линейный гидроэлектромеханический двигатель может быть распределенным, то есть состоять из нескольких заранее рассредоточенных устройств в определенных местах, например, на колесах транспортных средств, совмещая привод и накопление энергии.

Устройство работает следующим образом. СУ 43 выдает команду КПН 41 и электронапряжение от АБ 42 поступает на соответствующую катушку 40, которая приводит в движение соответствующий сердечник 38, который приводит в движение соответствующий шток 4 (например, 4а), который посредством приводов 9, 11, кулачков 12, 18.1, 18.2, 18.3, штоков 13, 19, 22, 25, рычагов 14, 20, 26, 28 (клапанов 15, 21, 24, 27) закрывает клапаны 15, 21, открывает клапаны 24, 27.

Воздух из-под поршня 2 (2(а)) цилиндра 1(1 (а)) проходит через клапан 24 в соответствующую полость и клапан 27 в пространство над поршнем 2 цилиндра 1. Срабатывает датчик 44 (концевое положение соответствующего штока). СУ 43 вырабатывает другую команду и соответствующий шток 4 с соответствующим поршнем 2 идет в противоположную сторону. При этом клапаны 15, 27 закрыты, а клапаны 24, 21 открыты. Через них воздух из воздухозаборника 28 (если это дизельный двигатель, то из турбонаддува 29, если карбюраторный, то смесь из карбюратора 30) проходит в полость под поршень 2 цилиндра 1. Также происходит сжатие смеси над поршнем 2. Клапаны 21, 24 закрываются. Если это дизельный двигатель, то топливо из ТНВД 8 через форсунку 7 впрыскивается в полость цилиндра 1 и взрывается (аналогично, если это инжекторный двигатель). Если это карбюраторный двигатель, магнето (система зажигания) 8 вырабатывает напряжение на свечу 7, которая также поджигает смесь. Взорвавшаяся смесь осуществляет рабочий ход поршня 2 штока 4. Длина цилиндра в отличие от коленвальных двигателей здесь не лимитирована и определяется необходимой длиной рабочего хода, совершающего работу. В заданном месте движения поршня 2 открывается клапан 15 и осуществляется выброс отработанных газов через глушитель 17. Далее открываются клапаны 24, 27 (при открытом клапане 15), сжатая смесь из полости под поршнем 2 цилиндра 1 поступает в полость над поршнем 2 цилиндра 1 - осуществляется продувка. Шток 4 движется далее и клапан 15 закрывается. Осуществляется заполнение смесью (воздухом, окислителем) полости под поршнем 2 цилиндра 1, как было описано выше.

Поскольку поршень 2(а) работает в противофазе с поршнем 2(b), то аналогично вышеописанному в момент крайней нижней (правой) точки поршня 2(а) происходит воспламенение смеси в цилиндре 1(b), после чего поршень 1(а) начинает перемещаться влево и цикл, описанный выше, повторяется. Пары цилиндров 1(а) 1(b), 1(c) 1(d) могут располагаться друг за другом или рядом, образуя конструкцию, обеспечивающую заданную мощность путем увеличения количества этих пар.

При движении поршня 35(а) вправо (шток 4а) поршень 35(b) (шток 4b) движется влево благодаря действию жидкости 36, перетекающей по трубопроводам 37, 37 (а) в соответствующие полости цилиндров 34(b), 34 (а). При движении соответствующего штока 4 движется и соответствующий сердечник 38, который приводит в действие магнитную систему 39, например, постоянные магниты, которые пересекают своими силовыми линиями витки катушки 40, и вырабатывается электрический ток, поступающий на КПП 41 и далее с Un-выходов потребителю. Количество катушек должно соответствовать балансу мощностей, поступающих от двигателей, и отдаваемой электрической энергии. Для предотвращения динамических ударов на штоках 4 устанавливается демпфирующее устройство 32. В качестве балластного (нагрузочного) сопротивления может быть использована, например гидромеханическая или электромеханическая инерционная система. Если это гидромеханическая система, то накопителем энергии является маховик 47, приводимый в движение гидромашиной ГМ 48, подключенной к разъему РЗМ 49 (и далее к КПН 41) и КЛ 52, 53. Если это электромеханическая система, то привод маховика 47 осуществляется электрической машиной 48. Механическая энергия от маховика преобразуется в электрической машине 48 и через катушку 40, сердечник 38 под управлением СУ 43 осуществляет необходимое движение соответствующих штоков 4.

СУ 43 может посредством КПН 41 через РЗМ 46, РЗМ 50 осуществляет управление клапанами 15, 21, 24, 27 посредством приводов (например, электромеханических) соответственно 51.1, 51.2, 51.3, 51.4 установленных в соответствующих местах соответствующих цилиндров 1 (фиг.1). В этом случае кроме двухтактного режима работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) можно осуществить четырехтактный режим работы ДВС и другие управляемые варианты, например при четырехтактном режиме работы поршень 1(а) уходит вправо, осуществляется процесс заполнения верхней полости цилиндра 1(а) смесью (окислителем, воздухом) - такт первый. При этом СУ 43 осуществляет управление, открывает и закрывает соответствующие клапаны на впускной системе (ДВС). Далее гидроэлектрическая машина получает энергию, например, от маховика посредством поршня 35 (а) или (и) катушки 40 (сердечника 38), совершает обратное движение (для поршня 2(а) влево) и начинается второй такт - сжатие. Далее подается топливо через соответствующий ТНВД от соответствующего привода 51.5 (или воспламенение от соответствующей свечи) и происходит третий такт - рабочий ход. При этом часть энергии идет на поддержание запаса через ГЭМ 48 к маховику 47. Далее, как было описано выше, используется запасенная энергия и открывается соответствующий клапан 15, в цилиндре (например) 1(а) - происходит четвертый такт - выброс отработанных газов. Для реализации этого режима выхлопной клапан 16(а) может быть расположен (или добавлен еще один) в верхней части надпоршневого пространства (16б) цилиндра 1. Далее описанный цикл повторяется. Аналогично со смещением соответствующей фазы выполняются циклы для других цилиндров 1. Система управления позволяет повторять цикл выхлопа (холостого хода) несколько раз, также осуществлять переход с двухтактного режима работы на четырехтактный или иной режим (механизм газораспределения системы заменен на электромеханический). В зависимости от нагрузки на ДВС могут подключать необходимое количество цилиндров, остальные работать в режиме холостого хода с необходимой смазкой через соответствующие форсунки. Это также уменьшает расход топлива. Подключение ДВС может быстро запускаться, поэтому нет необходимости работать на холостом ходу в ждущем режиме. Также это можно сделать, отключая синхронизацию между цилиндрами. Простота конструкции позволяет использовать их и в наноприводах. По сравнению с прототипом устройство обладает следующими преимуществами:

1. Устройство обладает большим коэффициентом полезного действия, так как образуется меньшим количеством трущихся и взаимодействующих деталей.

2. Устройство компактно, позволяет разместить его в технологических нишах систем.

3. Устройство экономно, так как позволяет создать большую степень сжатия и больший рабочий ход поршня.

4. Устройство позволяет регулировать мощность путем присоединения новых пар осцилляторов (поршень-цилиндр).

5. Устройство динамично, более устойчиво, пары поршней работают в противофазе.

6. Введение дополнительных клапанных систем позволяет более экономно расходовать топливо, регулируя длительность режима продувки.

7. Использование системы процессорного управления и адаптации параметров подачи топлива и потребляемого тока нагрузкой также уменьшает расход топлива, уменьшает ударные нагрузки поршней о цилиндры (путем регулирования соответствующих балластных сопротивлений).

8. Простота изготовления генераторов тока (катушки соленоидов) и необходимое их количество позволяет более полно использовать вырабатываемую механическую энергию.

9. Устройство позволяет реализовать его на макро- и микро(нано)уровнях для встраивания соответствующей системы.

10. При реверсивном использовании устройство может служить соответствующим насосом или дозатором газообразных или жидких веществ.

11. Устройство не имеет картеров, коленвалов и роторов, может использоваться в любом положении, в водяной или в вакуумной среде (космической среде, в дизельном варианте).

12. В качестве рабочих органов устройство (вместо катушек) может снабжаться держателем необходимого инструмента, например долбежного долота.

13. При снабжении рабочего органа компрессором или использовании определенного количества цилиндров в качестве приводов, а других в качестве компрессоров (воздушно-жидкостная среда) устройство образует систему привода.

14. При использовании части двигателей в качестве привода они могут быть установлены близко к органу движения.

15. Позволяет реализовать двухтактный режим работы ДВС, четырехтактный, смешанный и другие режимы. Позволяет накапливать механическую энергию.

16. Позволяет осуществлять управляемое включение-выключение отдельных цилиндров.

17. Позволяет экономить энергию, регулируя холостой ход.

1. Линейный гидроэлектромеханический двигатель внутреннего сгорания, включающий двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выполнен в виде набора синхронизированных ДВС, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, причем первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето) подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шток снабжен демпфирующим механизмом и датчиком положения штока, подключенного к системе управления.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что пары двигателей объединены в группы.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен гидроэлектромашиной, подключенной к маховику и системе управления.

5. Двигатель по п.1, отличающийся, тем, что гидроэлектромеханический накопитель энергии выполнен распределенно, например, на колесах транспортных средств, совмещая реверсное накопление энергии с торможением.

www.findpatent.ru

Гидроэлектрический серводвигатель — SU 66070

66070 Класс 214, 19 оо35 д 9 оо 354, 5 о 2 СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЗаявлено 21 марта 1945 г. за778/337203 Народный Комиссариат электропромышленности СССЦелью настоящего изобретения является создание простого и надежного гидроэлектрического серводвигателя для некоторых механизмов поступательного движения, требующих значительных движущих усилий при относительно небольших скоростях,В описываемом серводвигателе для привода поршня используется электропроводная жидкость, для нагнетания которой в напорную камеру применен насос, выполненный известным образом по типу статора многофазной асинхронной машины с невращающимся сердечником и с винтовой направляющей для жидкости в зазоре магнитной цепи.Согласно изобретению, указанный сердечник с закрепленной на нем направляющей использован в качестве поршня, для чего он выполнен подвижным в аксиальном направлении. Напорная камера соединяется с расходной камерой посредством трубки с дросселирующим краном.Устройство и принцип действия серводвигателя поясняются чертем. Серводвигатель в основном состоит из статора 1 типа статора трехфазного асинхронного двигателя с закрытыми пазами, тонкой гильзы 2 из немагнитной стали и шихтованного сердечника 3, выполненного без обмотки и снабженного спиралью 4 из немагнктного материала, прилегающей к гильзе 2 с небольшим зазором,Если заполнить полость, в которой находится сердечник 3, какой- либо металлической жидкостью, например ртутью или легкоплавким сплавом, и включить статор, то в цилиндрическом слое жидкости, заполняющем междужелезное пространство о, как в короткозамкнутой обмотке вторичной цепи (с бесконечно большим числом стержней), будут индуктироваться токи, которые, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создадут в каждом элементе жидкости окружные усилия, заставляющие весь слой жидкости также вращаться с некоторым скольжением.66070Однако в силу наличия в зазоре спирали 4 слой жидкости какжидкая гайка, будет навинчиваться на спираль и выходить из активной зоны, развивая при этом определенные аксиальные усилия, На место выходящей жидкости в активную зону будет поступать новая жидкость из емкости или циркуляционной системы. Если включить статор 1так, чтобы жидкость перекачивалась из верхней расходной камеры б внижнюю напорную камеру 8, то в результате развиваемого в камере 8давления, сердечник, как поршень, начнет перемещаться вверх. Проворачивание сердечника под действием незначительных тангенциальныхусилий от давления жидкости на спираль предотвращается выступами 10 на его штоке, входящими в паве 9 основания серводвигателя.Ьлагодаря двойному редуцированию - винтовому в активной зонеи гидравлическому в напорной камере - осевое усилие на штоке можетнамного превосходить окружные усилия, развиваемые в жидкости,Предельные величины активного зазора и окружной скорости жидкости устанавливаются из условий ограничения намагничивающего токаи обеспечения ламинарного движения.Плавное регулирование в широких пределах осевого усилия наштоке, а следовательно, и скорости его перемещения достигается дросселирующим краном 11 циркуляционной системы, состоящей из перепускных трубок 7 и охладителя 13 с ребристым корпусом.Предлагаемый гидроэлектрический серводвигатель представляетсобой совмещенные в одной машине электрический двигатель, зинтовоиредуктор, силовой насос и поршневой двигатель, отличающийся, помимоэтого, от иных подобных агрегатов почти полным отсутствием в немподвижных механических деталей и связанных с ними подшипгиков,сальников и т. и. узлов.Единственная подвижная деталь - сердечник со штоком, - в отличие от всех прочих поршневых устройств, также не требует никакихуплотнений, так как в данном случае функции манжетных уплотненийпоршня выполняет электромагнитный затвор или рабочие электромагнитные усилия в активной зоне. Перепады давления у выхода штока 12 и стержня крана 1 отсутствуют и, следовательно, рассматриваемая система является абсолютно герметичной и безрасходной,Существенной особенностью данного редуктора является естественная и плавная остановка рабочего хода штока на желаемой, заранееустановленной высоте в результате перекачивания всей активной жидкости из расходной камеры б в напорную 8 без каких-либо вспомогательных и защитных устройств.В силу своих конструктивных особенностей и характеристик описанный гидроэлектрический серводвигатель сможет найти успешное применение в тех случаях, когда выбор привода обусловливается не столькоэнергетическими показателями, сколько соображениями компактности,малой стоимости, надежности, простоты регулирования и т. д., например, для некоторых прессов, домкратов, подъемников, тормозныхустройств, приводов наведения тяжелых артиллерийских систем напеременном токе и т. п. механизмов, Он может быть также применен какрегулятор при включении статорной обмотки в токовые контуры главных цепей,П р едм ет из о бр етения1 Гидроэлектрический серводвигатель с приводом поршня электро- проводной жидкостью, для нагнетания которой в напорную камеру применен насос, выполненный по типу статора многофазной асинхронной66070 Редактор А. Г, Новожилов Техред А. Л. Резник Корректор А. Антонова Подп. к печ. 1 О/111 - 62 г3 а к. 334/1 О. Формат бум. 70 Х 108/мТираж 200,ЦБТИ при Комитете по делам изобретений и открытийпри Совете Министров СССРМосква, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6. Объем 0,26 изд. л. Цена 5 коп.Типография, пр. Сапунова, 2. машины с невращающимся сердечником и с винтовой направляющей для жидкости в зазоре магнитной цепи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанный сердечник с закрепленной на нем направляющей использован в качестве поршня, для чего он выполнен подвижным в аксиальном направлении,2. Форма выполнения серводвигателя по п, 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что напорная камера соединена с расходной камерой посредством трубки с дросселирующим краном.

patents.su

линейный электрогидродинамический двигатель внутреннего сгорания кущенко в.а. - патент РФ 2411379

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям, предназначенным для привода линейных электрических генераторов. Линейный гидроэлектромеханический двигатель внутреннего сгорания, включающий двигатель внутреннего сгорания (ДВС) и электрическую машину, согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде набора синхронизированных ДВС, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, при этом первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето), подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы двигателя. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунки к патенту РФ 2411379

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям, предназначенным для привода линейных электрических генераторов.

Известен линейный генератор электроэнергии (патент РФ № 2141570, F02B 71/04, H02K 35/02, 1999) на основе свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания, который работает с измененным ходом сжатия.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции, не позволяющей получать высокие мощности при малых размерах.

Известен генератор электроэнергии (патент РФ № 2177067, F02B 71/04, 2001), в котором якорь перемещается в соответствии с поршнем в катушке, установленной в корпусе.

Недостатком известного устройства является большая вибрация при работе применяемого двигателя.

Известен энергомодуль (патент РФ № 2345232, F02B 71/04, 2009), в котором двигатели внутреннего сгорания имеют общую внешнюю камеру сгорания и две одноактные свободнопоршневые расширительные машины. Недостатком этого устройства является большая вибрация, развиваемая двигателем.

Известен поршневой двигатель внутреннего сгорания, предназначенный для привода электрических генераторов (патент РФ № 2209324, F02B 71/04, 2003), в котором возвратно-поступательное движение поршня на такте сжатия осуществляется путем преобразования электрической энергии в кинетическую энергию поршня. Недостатком устройства является большая вибрация используемого двигателя.

Известен свободнопоршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) (патент РФ № 2324829, F02B 71/04, 2008), в котором применен гидравлический способ синхронизации движения поршней свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с оппозитным движением поршней.

Недостатком известного устройства является тот факт, что штоки поршней проходят через газовые камеры сгорания и это не позволяет предотвратить проникновение газов в гидравлическую систему синхронизации в процессе эксплуатации, что ведет к низкой эффективности этого двигателя внутреннего сгорания.

Известен свободнопоршневой двигатель (патент РФ № 2186231, F02B 71/04, 2002), в котором линейный генератор выполнен из обмоток статора, расположенных на цилиндре, и обмотки якоря, расположенной в поршне и контактирующей с системой возбуждения. Предлагаемый двигатель неэффективен в связи с тем, что агрессивная среда камеры сгорания быстро разрушит якорь электрогенератора.

Известен свободнопоршневой ДВС с линейным электрическим генератором (патент РФ № 2150314, F02B 71/04, 2000 - прототип), включающим в себя два оппозитно расположенных цилиндра, в которых размещены поршни, жестко связанные между собой и якорем генератора, содержит стартер генератора с обмотками возбуждения, силовыми обмотками, генерирующими ток, магнитным проводом и электронный блок управления с датчиком положения поршня.

Недостатком известного устройства, так как он приведен в описании, является тот факт, что он недостаточно эффективен в работе. Согласно фиг.1, фиг.2 описания это поршневой двигатель с двумя клапанами. При движении влево происходит всасывание воздуха в правый цилиндр. Далее в левом цилиндре происходит вспышка топлива и рабочий ход вправо, в котором происходит сжатие и рабочий ход влево. В правом цилиндре - выход отработанных газов. И поскольку инерционной системы (маховика) нет, то приходится использовать полученную электроэнергию для обеспечения цикла всасывания в левом цилиндре и сжатия в правом и т.д. Использование способа синхронизации подачей топлива в двигатель также неэффективно, т.к наоборот при максимальной степени сжатия надо подавать топливо. В этом случае будет лучше происходить процесс сгорания. Предлагаемый двигатель также не обеспечивает двух-, четырехтактный и смешанные режимы работы. Не может работать в карбюраторном режиме, что делает его неэффективным.

Технический результат изобретения заключается в повышении его эффективности

Технический результат достигается тем, что в линейном двигателе внутреннего сгорания, включающем двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину, согласно изобретению двигатель внутреннего сгорания выполнен в виде набора синхронизированных двигателей внутреннего сгорания, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, причем первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето), подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей.

Шток снабжен демпфирующим механизмом и датчиком положения штока, подключенного к системе управления.

Пары двигателей объединены в группы для создания необходимой мощности.

Гидроэлектромашина подключена к маховику и системе управления. Гидроэлектромеханический накопитель энергии выполнен распределенным, например, на колесах транспортных средств, совмещая реверсное накопление энергии с торможением.

Изобретение поясняется чертежами фиг.1, фиг.2, фиг.3.

В цилиндре 1 находится поршень 2 с кольцами 3, подключенный к штоку 4. Вокруг цилиндра 1 находится рубашка охлаждения 5. Цилиндр 1 имеет головку 6, на которой находится форсунка (свеча) 7, подключенная к топливному насосу высокого давления (ТНВД, магнето) 8, который посредством первого привода 9 подключен к соединению (например, зубчатому) 10 штока 4, подключенного к второму приводу 11, на котором находится кулачок 12, входящий в зацепление с толкателем 13, входящим в зацепление с рычагом 14, входящим в зацепление с подпружиненным клапаном 15 выхлопного канала 16, подключенного к газопроводу и глушителю 17. Первый привод 9 имеет три кулачка 18.1, 18.2, 18.3 (18). Кулачок 18.1 входит в зацепление с толкателем 19, входящим в зацепление с рычагом 20, входящим в зацепление с подпружиненным клапаном 21. Кулачок 18.2 входит в зацепление с толкателем 22, входящим в зацепление с рычагом 23, входящим в зацепление с клапаном 24. Кулачок 18.3 входит в зацепление с толкателем 25, который входит в зацепление с рычагом 26, который входит в зацепление с подпружиненным клапаном 27. Воздухозаборник 28 подсоединен к турбонаддуву (устройству наддува) 29 и к карбюратору (устройству подготовки топлива) 30. Если устройство 8 есть ТНВД, то он подключен к баку с топливом 31. Если устройство 8 есть магнето (прерыватель катушка зажигания), то блок 31 есть источник электроэнергии 31. На штоках 4 находятся демпфирующие устройства 32 (например, пружины). Цилиндр 1 имеет кольца 33, герметизирующие соответствующую полость. Корпус 34 синхронизирующего механизма прикреплен к цилиндру 1. На штоке 4 крепится поршень (с кольцами) 35. В соответствующей полости цилиндра 34 находится жидкость 36, которая проходит в соответствующую полость цилиндра 34 другого штока (4б) через трубопровод 37. К штоку 4 крепится соответствующий сердечник 38, на котором крепится магнитная система, например, постоянные магниты 39, помещенные в катушку 40, вход и выход (а, б) которой подключены к коммутирующему и преобразующему устройству (в заданный вид) напряжения (КПН) 41 (например, набор выпрямителей), подключенному к аккумуляторной батарее (АБ) 42 и к системе управления (СУ) 43, (например, цифровому процессору). Соответствующие датчики положения 44 соответствующих штоков 4 подключены к системе управления (СУ) 43. Цилиндры 34 снабжены соответствующими сальниками 45. Разъем (РЗМ) 46 подключен к СУ 43 и КПН 41. На фиг.2 изображен маховик (М) 47, подключенный к электрической машине (ЭМ) 48, подключенной к разъему (РЗМ) 49, подключенному к разъему (РЗМ) 46, подключенному к КПН 41. РЗМ 46 также подключен к разъему (РЗМ) 50 (фиг.3), подключенному к приводам клапанов 51.1-51.4, приводу топливного насоса (ТНВД, магнето) 51.5 и к другим приводам 51.m. Клапан (КЛ) 52 подключен к жидкостному трубопроводу 37. Клапан (КЛ) 53 подключен к трубопроводу 37 (а), соединяющему другие полости соответствующих цилиндров 34.

Линейный гидроэлектромеханический двигатель может быть распределенным, то есть состоять из нескольких заранее рассредоточенных устройств в определенных местах, например, на колесах транспортных средств, совмещая привод и накопление энергии.

Устройство работает следующим образом. СУ 43 выдает команду КПН 41 и электронапряжение от АБ 42 поступает на соответствующую катушку 40, которая приводит в движение соответствующий сердечник 38, который приводит в движение соответствующий шток 4 (например, 4а), который посредством приводов 9, 11, кулачков 12, 18.1, 18.2, 18.3, штоков 13, 19, 22, 25, рычагов 14, 20, 26, 28 (клапанов 15, 21, 24, 27) закрывает клапаны 15, 21, открывает клапаны 24, 27.

Воздух из-под поршня 2 (2(а)) цилиндра 1(1 (а)) проходит через клапан 24 в соответствующую полость и клапан 27 в пространство над поршнем 2 цилиндра 1. Срабатывает датчик 44 (концевое положение соответствующего штока). СУ 43 вырабатывает другую команду и соответствующий шток 4 с соответствующим поршнем 2 идет в противоположную сторону. При этом клапаны 15, 27 закрыты, а клапаны 24, 21 открыты. Через них воздух из воздухозаборника 28 (если это дизельный двигатель, то из турбонаддува 29, если карбюраторный, то смесь из карбюратора 30) проходит в полость под поршень 2 цилиндра 1. Также происходит сжатие смеси над поршнем 2. Клапаны 21, 24 закрываются. Если это дизельный двигатель, то топливо из ТНВД 8 через форсунку 7 впрыскивается в полость цилиндра 1 и взрывается (аналогично, если это инжекторный двигатель). Если это карбюраторный двигатель, магнето (система зажигания) 8 вырабатывает напряжение на свечу 7, которая также поджигает смесь. Взорвавшаяся смесь осуществляет рабочий ход поршня 2 штока 4. Длина цилиндра в отличие от коленвальных двигателей здесь не лимитирована и определяется необходимой длиной рабочего хода, совершающего работу. В заданном месте движения поршня 2 открывается клапан 15 и осуществляется выброс отработанных газов через глушитель 17. Далее открываются клапаны 24, 27 (при открытом клапане 15), сжатая смесь из полости под поршнем 2 цилиндра 1 поступает в полость над поршнем 2 цилиндра 1 - осуществляется продувка. Шток 4 движется далее и клапан 15 закрывается. Осуществляется заполнение смесью (воздухом, окислителем) полости под поршнем 2 цилиндра 1, как было описано выше.

Поскольку поршень 2(а) работает в противофазе с поршнем 2(b), то аналогично вышеописанному в момент крайней нижней (правой) точки поршня 2(а) происходит воспламенение смеси в цилиндре 1(b), после чего поршень 1(а) начинает перемещаться влево и цикл, описанный выше, повторяется. Пары цилиндров 1(а) 1(b), 1(c) 1(d) могут располагаться друг за другом или рядом, образуя конструкцию, обеспечивающую заданную мощность путем увеличения количества этих пар.

При движении поршня 35(а) вправо (шток 4а) поршень 35(b) (шток 4b) движется влево благодаря действию жидкости 36, перетекающей по трубопроводам 37, 37 (а) в соответствующие полости цилиндров 34(b), 34 (а). При движении соответствующего штока 4 движется и соответствующий сердечник 38, который приводит в действие магнитную систему 39, например, постоянные магниты, которые пересекают своими силовыми линиями витки катушки 40, и вырабатывается электрический ток, поступающий на КПП 41 и далее с Un-выходов потребителю. Количество катушек должно соответствовать балансу мощностей, поступающих от двигателей, и отдаваемой электрической энергии. Для предотвращения динамических ударов на штоках 4 устанавливается демпфирующее устройство 32. В качестве балластного (нагрузочного) сопротивления может быть использована, например гидромеханическая или электромеханическая инерционная система. Если это гидромеханическая система, то накопителем энергии является маховик 47, приводимый в движение гидромашиной ГМ 48, подключенной к разъему РЗМ 49 (и далее к КПН 41) и КЛ 52, 53. Если это электромеханическая система, то привод маховика 47 осуществляется электрической машиной 48. Механическая энергия от маховика преобразуется в электрической машине 48 и через катушку 40, сердечник 38 под управлением СУ 43 осуществляет необходимое движение соответствующих штоков 4.

СУ 43 может посредством КПН 41 через РЗМ 46, РЗМ 50 осуществляет управление клапанами 15, 21, 24, 27 посредством приводов (например, электромеханических) соответственно 51.1, 51.2, 51.3, 51.4 установленных в соответствующих местах соответствующих цилиндров 1 (фиг.1). В этом случае кроме двухтактного режима работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС) можно осуществить четырехтактный режим работы ДВС и другие управляемые варианты, например при четырехтактном режиме работы поршень 1(а) уходит вправо, осуществляется процесс заполнения верхней полости цилиндра 1(а) смесью (окислителем, воздухом) - такт первый. При этом СУ 43 осуществляет управление, открывает и закрывает соответствующие клапаны на впускной системе (ДВС). Далее гидроэлектрическая машина получает энергию, например, от маховика посредством поршня 35 (а) или (и) катушки 40 (сердечника 38), совершает обратное движение (для поршня 2(а) влево) и начинается второй такт - сжатие. Далее подается топливо через соответствующий ТНВД от соответствующего привода 51.5 (или воспламенение от соответствующей свечи) и происходит третий такт - рабочий ход. При этом часть энергии идет на поддержание запаса через ГЭМ 48 к маховику 47. Далее, как было описано выше, используется запасенная энергия и открывается соответствующий клапан 15, в цилиндре (например) 1(а) - происходит четвертый такт - выброс отработанных газов. Для реализации этого режима выхлопной клапан 16(а) может быть расположен (или добавлен еще один) в верхней части надпоршневого пространства (16б) цилиндра 1. Далее описанный цикл повторяется. Аналогично со смещением соответствующей фазы выполняются циклы для других цилиндров 1. Система управления позволяет повторять цикл выхлопа (холостого хода) несколько раз, также осуществлять переход с двухтактного режима работы на четырехтактный или иной режим (механизм газораспределения системы заменен на электромеханический). В зависимости от нагрузки на ДВС могут подключать необходимое количество цилиндров, остальные работать в режиме холостого хода с необходимой смазкой через соответствующие форсунки. Это также уменьшает расход топлива. Подключение ДВС может быстро запускаться, поэтому нет необходимости работать на холостом ходу в ждущем режиме. Также это можно сделать, отключая синхронизацию между цилиндрами. Простота конструкции позволяет использовать их и в наноприводах. По сравнению с прототипом устройство обладает следующими преимуществами:

1. Устройство обладает большим коэффициентом полезного действия, так как образуется меньшим количеством трущихся и взаимодействующих деталей.

2. Устройство компактно, позволяет разместить его в технологических нишах систем.

3. Устройство экономно, так как позволяет создать большую степень сжатия и больший рабочий ход поршня.

4. Устройство позволяет регулировать мощность путем присоединения новых пар осцилляторов (поршень-цилиндр).

5. Устройство динамично, более устойчиво, пары поршней работают в противофазе.

6. Введение дополнительных клапанных систем позволяет более экономно расходовать топливо, регулируя длительность режима продувки.

7. Использование системы процессорного управления и адаптации параметров подачи топлива и потребляемого тока нагрузкой также уменьшает расход топлива, уменьшает ударные нагрузки поршней о цилиндры (путем регулирования соответствующих балластных сопротивлений).

8. Простота изготовления генераторов тока (катушки соленоидов) и необходимое их количество позволяет более полно использовать вырабатываемую механическую энергию.

9. Устройство позволяет реализовать его на макро- и микро(нано)уровнях для встраивания соответствующей системы.

10. При реверсивном использовании устройство может служить соответствующим насосом или дозатором газообразных или жидких веществ.

11. Устройство не имеет картеров, коленвалов и роторов, может использоваться в любом положении, в водяной или в вакуумной среде (космической среде, в дизельном варианте).

12. В качестве рабочих органов устройство (вместо катушек) может снабжаться держателем необходимого инструмента, например долбежного долота.

13. При снабжении рабочего органа компрессором или использовании определенного количества цилиндров в качестве приводов, а других в качестве компрессоров (воздушно-жидкостная среда) устройство образует систему привода.

14. При использовании части двигателей в качестве привода они могут быть установлены близко к органу движения.

15. Позволяет реализовать двухтактный режим работы ДВС, четырехтактный, смешанный и другие режимы. Позволяет накапливать механическую энергию.

16. Позволяет осуществлять управляемое включение-выключение отдельных цилиндров.

17. Позволяет экономить энергию, регулируя холостой ход.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Линейный гидроэлектромеханический двигатель внутреннего сгорания, включающий двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину, отличающийся тем, что двигатель внутреннего сгорания (ДВС) выполнен в виде набора синхронизированных ДВС, состоящих каждый из двух цилиндров и двух поршней, соединенных штоком, причем каждый цилиндр имеет систему приводов выпускного клапана и первого, второго, третьего впускных клапанов, объединенных общей полостью, причем первый впускной клапан подключен к воздухозаборнику и далее к турбонаддуву (или карбюратору), второй впускной клапан находится в части цилиндра под поршнем, а третий впускной клапан находится в части цилиндра над поршнем, причем каждый цилиндр имеет свой ТНВД (или магнето) подключенный к соответствующему приводу и к соответствующей форсунке (свече), причем каждый шток соединен с соленоидом (электрическая машина) и поршнем, синхронизирующийся, например, гидросистемой, причем устройство снабжено коммутируемым преобразователем напряжения, системой управления и аккумуляторной батареей.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что шток снабжен демпфирующим механизмом и датчиком положения штока, подключенного к системе управления.

3. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что пары двигателей объединены в группы.

4. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно снабжен гидроэлектромашиной, подключенной к маховику и системе управления.

5. Двигатель по п.1, отличающийся, тем, что гидроэлектромеханический накопитель энергии выполнен распределенно, например, на колесах транспортных средств, совмещая реверсное накопление энергии с торможением.

www.freepatent.ru

Бесплотинная гидроэлектростанция Белашова.

предназначена для преобразования кинетической энергии малых и средних потоков воды в реках, каналах, городских сточных водах или трубопроводах проводящих жидкости в электрическую энергию.

Бесплотинная гидроэлектростанция малой и средней мощности включает чётное или нечётное количество пороговых, плавающих и погружных модулей, установленных через равномерные или неравномерные промежутки в русле реки и может быть использована для преобразования водного потока в электрическую энергию, в промышленности, сельском хозяйстве или для индивидуального применения в труднодоступных районах.

При проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо помнить, что при большой мощности водного потока реки её невозможно использовать в полную силу, так как при увеличении сопротивления или нагрузки на водный поток, (в виде генератора) пропорционально увеличивается объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией и повышение уровня воды в реке. Например, рассмотрим водный поток, реки который создаёт работу 50 кВт. При создании в русле реки нагрузки на водный поток 8-10% (в виде генератора) мы получим ожидаемую мощность на лопастях водного колеса:

50,0 кВт · 10% = 5,0 кВт

При отборе мощности водного потока из устья реки на 10 %,с учётом потерь на лопастях турбины водного колеса, объём воды перед бесплотинной гидроэлектростанций будет увеличиваться пропорционально, что приведёт к естественному повышению уровня воды в реке.

Например, по руслу реки за 1 секунду протекает 5 м³ воды. Если в русло реки установить сопротивление нагрузки на водный поток, выполненного в качестве лопастей связанных с низкооборотным генератором, которое будет замедлять движение воды в русле реки на 10%, то у нас получится, что такая нагрузка препятствует движению водного потока за каждую секунду на 0,5 м ³,

или 30 м ³ в минуту,

или 1800 м ³ в час,

или 108000 м ³ в сутки,

что несомненно приведёт к увеличению объёма воды перед бесплотинной гидроэлектростанцией, естественному поднятию уровня водного потока реки и по закономерному явлению природы, или согласно третьего закона Ньютона, данный водный поток будет обходить это препятствие, что повлечёт за собой уменьшение ожидаемой мощности ещё на 20-30%. Поэтому, для того чтобы использовать энергию воды водного потока реки в полном объёме необходимо ставить плотины или устанавливать пороговые модули.

Например, при установке пороговых модулей бесплотинной гидроэлектростанции, на малых водных потоках движения реки, выполненная работа, в зависимости от конструкции и потерь на лопастях турбины водного колеса, будет использована на 60-85%. Согласно третьего закона Ньютона: тела действуют друг на друга с силами, направленными вдоль одной прямой, равными по модулю и противоположными по направлению.

F 1 = - F 2

где:

F 1 - сила действующая на первое тело, Н

F 2 - сила действующая на второе тело, Н.

Уважаемые читатели если вы будете знать не только эти, но и другие тонкости бесплотинных гидроэлектростанций, то вас трудно будет ввести в заблуждение, когда вам будут предлагать установку, которая способна выдавать десятки или даже сотни кВт электрической энергии. Многим трудно воспринять действие силы произведённой или потраченной за 1 секунду, которая называется мощностью, например 1 кВт = 1000 Вт. Для лучшего понимания мощности в 1000 Вт вам необходимо сравнить эту мощность с одной лошадиной силой, где 1 л.с. = 735,49875 Вт.

Необходимо особо подчеркнуть, что при проектировании бесплотинных гидроэлектростанций необходимо учитывать, что водный поток в русле реки будет перемещаться с разным ускорением. Например, верхний слой одного потока будет течь быстрее чем средний слой, а средний слой водного потока будет течь быстрее чем нижний слой водного потока. При изобретении бесплотинной гидроэлектростанции были открыты новые законы гидродинамики.

1. Открыт новый закон определения периода времени необходимого для перемещения одного исследуемого слоя водного потока жидкости.

Например, если по первому закону вычислить скорость перемещения водного потока реки имеющего высоту водного столба 1 м, то:

- верхний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,184365731839 с

- средний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,349810320892 с

- нижний слой высотой 0,3333333 м переместится за 0,514907542151 с

Произведём проверку количества секунд затраченных на перемещение водного потока реки:

0,184365731839 с + 0,349810320892 с + 0,514907542151 с = 1,049083594882 c

Как нам стало известно из нового закона, что даже при ламинарном перемещении жидкости в водном потоке реки каждый слой водного потока испытывает потери в силе, работе и энергии. Если водный поток проходит по переменному сечению горизонтальной трубы или устью реки необходимо учитывать ещё общие потери в переменном сечении устья реки или горизонтальной трубы включающие:

- потери силы водного потока на перемещение каждого слоя,

- потери температурные внутри каждого слоя водного потока,

- потери работы водного потока на перемещение каждого слоя,

- потери энергии водного потока на перемещение каждого слоя,

- потери времени на перемещение каждого слоя водного потока,

- потери на трение водного потока о стенки трубы или устье реки,

- потери от химического состава и механических свойств жидкости,

- потери от физических свойств и кинематической вязкости жидкости,

- потери силы в сужающем устройстве при перемещении водного потока,

- потери работы в сужающем устройстве при перемещении водного потока,

- потери энергии в сужающем устройстве при перемещении водного потока и т д…

Необходимо напомнить, что вода обладает аномальной высокой теплоёмкостью [4,18 Дж/(г·К)], то есть вода медленно нагревается и медленно остывает, является таким образом регулятором температуры на планете Земля.

Для перемещения жидкости по переменному сечению, или по горизонтальной трубе, часто используют закон Бернулли, который является, как бы, следствием закона сохранения энергии. Необходимо отметить, что закон Даниила Бернулли не соответствует размерным единицам физических величин и не учитывает множество потерь при перемещении водного потока или жидкой смеси по переменному сечению трубопровода, и тем более, данный закон не может определить момент силы, работу или энергию водного потока перемещающегося по руслу реки.

где:

p - плотность перемещаемой жидкости, кг/м³

g - ускорение свободного падения тел в пространстве, м/с²

h - уровень жидкости, мм

v - скорость перемещения жидкости, м/с²

P - давление перемещаемой жидкости, Па       где 1 Па = 1 Н/м².

2. Открыт новый закон определения момента силы для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

3. Открыт новый закон определения работы для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

4. Открыт новый закон определения энергии для перемещения водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению русла реки или трубопровода.

При этом необходимо особо подчеркнуть, что второй, третий и четвёртый закон Белашова очень чувствителен к ускорению свободного падения тел в пространстве, поэтому механизм его возникновения был изложен в описании изобретения.

Данные законы Белашова соответствуют размерным единицам физических величин и по ним можно вычислить не только перемещение водного потока или жидкой смеси, но и перемещение воздушного потока или газовой смеси, где в законах необходимо заменить:

Р в - плотность воды или жидкой смеси   на   Р о - плотность воздушного потока или газовой смеси,

при этом все указанные выше потери водного потока будут выражены в Ньютонах.

После открытия кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени, мной были выведены формулы для определения работы по перемещению жидкой или газообразной смеси по переменному сечению трубопровода. Данные формулы имеют правильную размерность физических величин и могут быть применены для жидких или газообразных сред имеющих разную кинематическую вязкость.

Кинематической вязкости воздушного потока за единицу времени:

Б = 7,70212489908158646549242043365948 м²/с.  Cмотрите патент Российской Федерации  № 2247860,

и кинематической вязкости водного потока за единицу времени:

Бв = 462,12749394489518792954522541906 м²/с.  Cмотрите патент Российской Федерации  № 2277678.

Точность определения силы по перемещению водного потока проходящего по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, на высоте имеющей ускорение свободного падения тел в пространстве = 9,80665 м²/с и вычисленного по второму закону Белашова составляет 100%. Погрешность определения работы по перемещению водного потока или жидкой смеси проходящей по переменному сечению трубопровода или водного потока реки, вычисленного по второй формуле Белашова, где применена кинематическая вязкость водного потока за единицу времени, составляет - 0,00000000000000000000000032564 Н·м.

Как видно из предоставленных расчётов, сила, работа и энергия перемещения водных потоков по переменному сечению трубопровода или водного потока реки полностью доказана по законам и математическим формулам Белашова, которые соответствуют закону сохранения энергии, что ещё раз доказывает открытие кинематической вязкости водного и воздушного потока за единицу времени.

При работе погружных модулей 3 и плавающих модулей 2 необходимо использовать эффект Магнуса при воздействии на вращающуюся цилиндрическую турбину 37 и вращающуюся цилиндрическую турбину 42, который был впервые описан немецким физиком Генрихом Магнусом в 1853 году. Данный эффект применим для плавающих модулей 2, где лопасти плавающего модуля 12 с одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока реки 5 и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. Эффект Магнуса - физическое явление, возникающее при обтекании вращающегося тела потоком жидкости или газа. Образуется сила, воздействующая на тело и направленная перпендикулярно направлению потока. Это является результатом совместного воздействия различных физических явлений, таких как эффект Бернулли и образование пограничного слоя в среде вокруг обтекаемого объекта. Вращающийся объект создаёт в среде вокруг себя вихревое движение. С одной стороны объекта направление вихря совпадает с направлением обтекающего потока и, соответственно, скорость движения среды с этой стороны увеличивается. С другой стороны объекта направление вихря противоположно направлению движения потока и скорость движения среды уменьшается. Таким образом, возникает разность давлений, порождающая поперечную силу от той стороны вращающегося тела, на которой направление вращения и направление потока противоположны, к той стороне, на которой эти направления совпадают.

В бесплотинных гидроэлектростанциях применён низкооборотный генератор Белашова МЦУЭМБ-01, который изобретён на основании открытия механизма вращения планет Солнечной системы нашей галактики.

В бесплотинных гидроэлектростанциях применён редуктор Белашова, который при вращении рабочей турбины с ковшовыми или лопастными захватывающими устройствами в одном направлении производит вращение низкооборотного генератора Белашова в разных направлениях. Например, вал ротора вращается по часовой стрелке, а корпус низкооборотного генератора будет, вращается против часовой стрелки. Данные типы редукторов были заложены в конструкцию ручных аварийных энергетических установок Белашова.

Смотрите бесплотинную гидроэлектростанцию Белашова. Патент Российской Федерации  № 2382232. 

Смотрите комментарий по роторно-поршневому вакуум-насосу Белашова.

Смотрите комментарий по новым законам и математическим формулам гидродинамики.

Смотрите комментарий по новым законам и математическим формулам гидродинамики.

Смотрите комментарий по законам и механизмам образования планет Солнечной системы и галактик нашей Вселенной.

Смотрите комментарий для производителей и потребителей гидрофизических кавитационных тепловых нагревателей.

Патенты  электрических  машин  Белашова.

Смотрите патент Российской Федерации  № 2414041.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2394339.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2368996.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2368994.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2320065.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2218651.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2175807.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2130682.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2118036.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2096898.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2047259.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2073296.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2025871.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 2000641.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 1831751.  

Смотрите патент Российской Федерации  № 1786599.  

Открыты  новые  законы  электрических  и  электротехнических  явлений  Белашова.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.

2. Новый закон определения напряжения источника электрического заряда.

3. Новый закон определения максимальной формы сигнала переменного тока.

4. Новый закон определения максимальной формы сигнала постоянного тока.

5. Новый закон определения сопротивления нагрузки электрического источника.

6. Новый закон определения силы взаимодействия двух точечных зарядов расположенных в вакууме.

7. Новый закон определения скорости движения электрического заряда в данной точке траектории.

8. Новый закон определения эффективных значений разнообразных форм сигнала переменного тока.

9. Новый закон определения эффективных значений разнообразных форм сигналов постоянного тока.

10. Новый закон определения силы электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

11. Новый закон определения расстояние перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.

12. Первый закон определения силы тока источника электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

13. Второй закон определения силы тока источника электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные  публикации  новых  законов  электрических  и  электротехнических  явлений.

Смотрите научную статью о новых законах электрических и электротехнических явлений.

Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 3-10 2013 года.

Открыты  новые  законы  электрических  явлений,  основанные  на  константе  обратной  скорости  света.

1. Новый закон определения мощности электрического источника.

2. Новый закон определения напряжения источника электрического заряда.

3. Новый закон определения сопротивления нагрузки электрического источника.

4. Новый закон определения коэффициента диффузии электрического заряда в проводнике.

5. Новый закон определения силы тока электрического заряда проходящего через проводник.

6. Новый закон определения скорости перемещения электрически заряженных частиц по проводнику.

7. Новый закон определения количества оборотов электронов перемещающихся по окружности проводника.

8. Новый закон определения расстояния перемещения заряженных частиц при разной силе тока и разной нагрузке.

9. Новый закон определения силы источника электрического заряда проходящего через поперечное сечение проводника.

Научные  публикации  законов  электрических  явлений,  основанных  на  константе  обратной  скорости  света.

Смотрите научную статью о новых законах электрических явлений основанных на константе обратной скорости света.

Смотрите новые законы электрических явлений в «Международном научно-исследовательском журнале»  № 11-30 2014 года.

Смотрите научную статью объясняющую происхождение эффекта Губера по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 78. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

Смотрите научную статью объясняющую принцип работы двигателя Косырева-Мильроя по новым законам электрических явлений основанных на константе обратной скорости света. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 4 2015 года страница 87. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

Смотрите научную статью доказывающую существование планетарной модели строения атома по новым законам образования планет и галактик нашей Вселенной. Научно-практический журнал «Журнал научных и прикладных исследований»  № 11 2015 года страница 117. Свидетельство о государственной регистрации ПИ  № ФС 77-38591 ISSN 2306-9147.

belashov.info

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА - это... Что такое ГИДРОЭНЕРГЕТИКА?

 ГИДРОЭНЕРГЕТИКА использование энергии естественного движения, т.е. течения, водных масс в русловых водотоках и приливных движениях. Чаще всего используется энергия падающей воды. До середины 19 в. для этого применялись водяные колеса, преобразующие энергию движущейся воды в механическую энергию вращающегося вала. Позднее появились более быстроходные и эффективные гидравлические турбины. До конца 19 в. энергия вращающегося вала использовалась непосредственно, например для размола зерна или для приведения в действие кузнечных мехов и молота. В наши дни практически вся механическая энергия, создаваемая гидравлическими турбинами, преобразуется в электроэнергию.См. также ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ. Почти вся гидравлическая энергия представляет собой одну из форм солнечной энергии и поэтому относится к возобновляемым природным энергоресурсам. Под лучами солнца испаряется вода из озер, рек и морей. Образуются облака, идет дождь, и вода в конце концов возвращается в водные бассейны, т.е. туда, откуда испарилась. С таким круговоротом воды в природе связаны колоссальные количества энергии. Географическая область умеренного климата высотой над уровнем моря около 2500 м и количеством осадков порядка 1000 мм/год теоретически могла бы непрерывно давать более 750 кВт с каждого квадратного километра площади. На самом деле можно использовать лишь малую долю всего количества осадков и лишь ничтожную долю высоты, с которой они стекают. Кроме того, обычно КПД современных гидротурбин и генераторов не превышает 86%. Тем не менее производительность гидроэлектростанций (ГЭС) в США составляет около 75 000 МВт, и по крайней мере еще 50 000 МВт можно получить дополнительно.См. также ДОЖДЬ.Гидроэнергетические ресурсы. Уровень развития гидроэнергетики в разных странах и на разных континентах неодинаков. Больше всего гидроэлектроэнергии производят Соединенные Штаты, за ними идут Россия, Украина, Канада, Япония, Бразилия, КНР и Норвегия. Неосвоенные гидроэнергетические ресурсы Африки, Азии и Южной Америки открывают широкие возможности строительства новых ГЭС. На Северную Америку, в распоряжении которой находится всего около 13% мировых ресурсов гидроэнергетики, приходится около 35% полной мощности действующих ГЭС. В то же время Африка (21% мировых гидроэнергетических ресурсов) и Азия (39%) вносят лишь 5 и 18% соответственно в мировую выработку гидроэлектроэнергии. Из остальных континентов Европа (21% ресурсов) дает 31% выработки, а Южная Америка и Австралия, вместе взятые, располагая примерно 15% ресурсов, дают только 11% производимой в мире гидроэлектроэнергии.ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ (схема). Плотина образует водохранилище, обеспечивая постоянный напор воды. Вода входит в водоприемник и, пройдя по напорному водоводу, вращает гидротурбину, которая приводит в действие гидрогенератор. Выходное напряжение гидрогенераторов повышается трансформаторами для передачи на распределительные подстанции и затем потребителям.Плотины. Вода, вращающая гидравлические турбины, обычно берется из искусственных водохранилищ, созданных путем перекрытия реки плотиной. Плотина повышает напор воды, поступающей на турбины, и тем самым увеличивает мощность электростанции. Расход воды из водохранилища через турбины можно регулировать. Водохранилище, кроме того, служит отстойником для песка, ила и мусора, приносимых естественными водотоками. Построив плотину с водохранилищем, можно предотвратить паводковые затопления, а также создать надежный запас воды для водоснабжения населения и промышленности.См. также ПЛОТИНА.Гидравлические турбины. Гидравлическая турбина преобразует энергию воды, текущей под напором, в механическую энергию вращения вала. Существуют разные конструкции гидротурбин, соответствующие разным скоростям течения и разным напорам воды, но все они имеют только два лопастных венца. (Паровые и газовые турбины - со многими венцами лопаток.) К лопастям первого венца относятся профилированные колонны статора и лопатки направляющего аппарата, причем последние обычно позволяют регулировать расход воды через турбину. Второй венец образуют лопасти рабочего колеса турбины. Два последовательных лопастных венца (статора и колеса) составляют ступень турбины. Таким образом, в гидротурбинах имеется только одна ступень.См. также ТУРБИНА. Ось вращения турбины, рассчитанной на большой расход и малый напор, обычно располагают горизонтально. Такие турбины называют осевыми или пропеллерными. В гидроагрегатах приливной ГЭС, построенной в заливе Фанди (провинция Новая Шотландия, Канада), ротор генератора закреплен на периферии рабочего колеса, охватывая его. Такая конструкция генератора требует меньше железа и меди. Но чаще турбину располагают вертикально и выводят ее вал из пологого S-образного водяного канала через уплотнение к внешнему гидрогенератору. Во всех крупных осевых турбинах лопасти рабочего колеса могут поворачиваться в соответствии с изменениями напора, что особенно ценно в случае приливных ГЭС, всегда работающих в условиях переменного напора. Расчетный диапазон напора для горизонтальных осевых турбин составляет 3-15 м. Вертикальные осевые турбины используются при напорах от 5 до 30 м. Конструкцию поворотно-лопастных турбин предложил в 1910 австрийский инженер В.Каплан. Лопатки их направляющего аппарата поворачиваются на осях, параллельных валу, и турбина снабжена подводящей камерой, к которой подходит водовод.РАДИАЛЬНО-ОСЕВАЯ ГИДРОТУРБИНА С ГИДРОГЕНЕРАТОРОМ. Напор воды преобразуется в механическую энергию вращающегося вала, а затем в электроэнергию. 1 - верхняя платформа; 2 - верхняя ферма статора; 3 - статор генератора; 4 - коллектор водяного охлаждения обмоток статора; 5 - ротор; 6 - обод ротора; 7 - полюсы с обмоткой возбуждения; 8 - контактные кольца; 9 - подпятник с направляющим подшипником; 10 - нижняя ферма статора; 11 - домкраты ротора; 12 - тормоза; 13 - воздухоохладители; 14 - вал и муфта; 15 - направляющий подшипник; 16 - корпус подшипника; 17 - исполнительный механизм затвора; 18 - нижняя платформа; 19 - рабочее колесо; 20 - лопатки направляющего аппарата; 21 - колонны статора турбины; 22 - спиральная камера турбины; 23 - отводная камера; 24 - отводная труба.При повышенных напорах (от 12 до 300 м) более предпочтительны радиально-осевые турбины, в которых вода, входя по радиусу, выходит в осевом направлении. Такие турбины существенно усовершенствовал американский инженер Дж.Френсис, начавший эксперименты с ними в каналах под Лоуэллом (шт. Массачусетс, США) в 1851. Радиально-осевые турбины обычно отличаются лопатками большого диаметра, жестко закрепленными на рабочем колесе, но направляющий аппарат в них такого же вида, как и в поворотно-лопастных турбинах. Турбины для напоров, превышающих 300 м, совершенно иные, нежели описанные выше. В них имеются от одного до шести сопел кругового сечения, создающих водяные струи, которые падают на лопасти рабочего колеса. Расход воды регулируется перекрытием проходного сечения сопел. Рабочее колесо работает не под водой, как в осевой и радиально-осевой турбинах, а в воздухе. Высокоскоростная свободная водяная струя бьет в лопасть рабочего колеса, которая имеет форму двойного ковша. Конструкция ковшовой гидротурбины была предложена в 1878 и запатентована в 1880 американским инженером А.Пелтоном. Ковшовая гидротурбина называется активной (свободноструйной), поскольку в соплах напор падает до нуля и сила, действующая на лопасти, создается ударом струи. Осевая же и радиально-осевая турбины относятся к реактивным (напороструйным), так как поток продолжает ускоряться в проходах между лопастями рабочего колеса и крутящий момент частично создается реакцией, ответственной за ускорение.Гидрогенераторы. Гидрогенераторы для ГЭС специально проектируются соответственно частоте вращения и мощностью гидротурбин, для которых они предназначаются. Гидрогенераторы на большую единичную мощность обычно устанавливают вертикально на подпятниках с соответствующими направляющими подшипниками. Они, как правило, трехфазные и рассчитаны на стандартную частоту. Система воздушного охлаждения - замкнутая, с теплообменниками воздух - вода. Предусматривается возбудитель.См. также ЭЛЕКТРОМАШИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ.Коэффициент нагрузки. Немногие ГЭС все время работают на полной мощности. Иногда это невозможно из-за нехватки воды, а иногда лишено смысла из-за отсутствия нагрузки. Коэффициент нагрузки электростанции - это отношение средней потребляемой мощности за данный период к пиковой мощности в этот же период. При использовании накопительного водохранилища, в котором вода аккумулируется в часы пониженных нагрузок, ГЭС на водотоке, который годен для выработки лишь 10 МВт, может обслуживать нагрузку в 15-20 МВт, если коэффициент нагрузки лежит в пределах от 0,50 до 0,67. Это относится к отдельной ГЭС, самостоятельно обслуживающей свою нагрузку. Если же она включена в энергетическую систему, в которую входят и другие электростанции, то может быть переведена в режим с пиковой мощностью, значительно превышающей 20 МВт, но при меньшем коэффициенте нагрузки.ПЛОТИНА ГЭС и водохранилище на р. Тахо (Испания). В энергетические системы, как правило, входят не только ГЭС. Если в системе имеются и тепловые электростанции (ТЭС), то ГЭС может работать по своему графику нагрузки, отличному от общего. От нее требуется, чтобы она приносила наибольшую пользу всей системе. Для этого ГЭС может, например, работать на максимально возможной мощности при имеющемся запасе воды, чтобы экономилось топливо, или же работать только в часы пиковой нагрузки системы, чтобы снизить требуемую мощность ТЭС и, следовательно, необходимые инвестиции на их сооружение и эксплуатацию.Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС). В часы малых нагрузок гидроагрегаты ГАЭС перекачивают воду из низового водоема в верховой, а в часы повышенных - используют запасенную воду для выработки пиковой энергии. Работа в турбинном и насосном режимах обеспечивается обратимыми гидроагрегатами, состоящими из синхронной электрической машины и гидравлической насос-турбины. На перекачку воды в верхний водоем из нижнего затрачивается иногда в полтора раза больше электроэнергии, чем затем из нее вырабатывается. Но это оправдано с точки зрения экономики энергетической системы. Дело в том, что энергию, затрачиваемую на перекачку, вырабатывают ТЭС энергетической системы в часы пониженной нагрузки, когда ее стоимость понижается. Таким образом дешевая "ночная" электроэнергия превращается в ценную "пиковую", что повышает экономическую эффективность системы в целом. Преимущества ГАЭС состоят в том, что у них может быть повышенный напор, для них проще выбрать место сооружения и они требуют меньше воды (поскольку вода циркулирует между верхним и нижним водоемами). Благодаря повышенному напору можно использовать более крупные и эффективные гидрогенераторы. Но существуют и ГЭС смешанного типа (ГЭС - ГАЭС), на которых часть гидроагрегатов работает как в турбинном, так и в насосном режиме, а остальные - только в турбинном (за счет приточности к верхнему водоему). Такие электростанции часто позволяют накапливать больше воды и, следовательно, вырабатывать больше электроэнергии в более длительные периоды пиковой нагрузки, обеспечивая повышенную гибкость в работе.Приливные электростанции (ПЭС). Для создания экономичной приливной электростанции необходимо сочетание необычайно большого перепада уровней при приливе и отливе (6 м и более) с особенностями береговой линии, позволяющими создать плотину и водный бассейн соответствующих размеров. На Земле не так много мест, где выполняются эти условия: побережья штата Мэн (США) и провинции Нью-Брансуик (Канада), некоторые заливы Желтого моря, Персидский залив, Аляска, некоторые места Аргентины, юг Англии, север Франции, север европейской России и ряд заливов Австралии. Но даже в таких подходящих местах, как залив Пассамакуодди на границе штата Мэн и провинции Нью-Брансуик, ПЭС в настоящее время вряд ли могли бы по стоимости вырабатываемой электроэнергии конкурировать с современными ТЭС. В проектах ПЭС обычно предусматривается создание двух бассейнов - верхового и низового - с водопропускными отверстиями и затворами. Верховой бассейн наполняется во время прилива, а затем опорожняется в низовой, опорожнившийся при отливе.См. также ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.ЛИТЕРАТУРАНепорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность: гидроэлектроэнергетика. М., 1982 Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики. М., 1985 Аршеневский Н.Н. и др. Гидроэлектрические станции. М., 1987

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Синонимы:
  • ГИДРОТЕХНИКА РЕЧНАЯ
  • ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА

Смотреть что такое "ГИДРОЭНЕРГЕТИКА" в других словарях:

  • гидроэнергетика — гидроэнергетика …   Орфографический словарь-справочник

  • гидроэнергетика — Раздел энергетики, связанный с использованием механической энергии водных ресурсов для получения электрической энергии. [ГОСТ 19431 84] гидроэнергетика Раздел энергетики, связанный с использованием энергии водных ресурсов для получения… …   Справочник технического переводчика

  • ГИДРОЭНЕРГЕТИКА — получение электрической энергии за счет энергии движения воды. Самые большие ГЭС мира построены в Венесуэле (плотина Гури, 10 млн кВт, что соответствует 10 средним АЭС), в Бразилии на реке Парана (ГЭС , 12,6 млн кВт). В Китае начато строительство …   Экологический словарь

  • Гидроэнергетика — отрасль науки и техники, охватывающая вопросы использования потенциальной энергии воды в водоемах и водотоках для производства электроэнергии. См. также: Энергетика Гидроэлектрические станции Финансовый словарь Финам …   Финансовый словарь

  • гидроэнергетика — сущ., кол во синонимов: 1 • энергетика (16) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • Гидроэнергетика — Гидроэнергетика: раздел энергетики, относящийся к использованию жидкой рабочей среды, находящейся под давлением, для передачи, распределения энергии и сигналов... Источник: БЕЗОПАСНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ К ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И… …   Официальная терминология

  • гидроэнергетика — Отрасль энергетики, использующая энергию вод для выработки электроэнергии на гидроэлектростанциях …   Словарь по географии

  • Гидроэнергетика — Одна из самых крупных по выработке российская ГЭС  Братская Гидроэнергетика  область хозяйственно экономической деятельности человека, совокупность больших …   Википедия

  • гидроэнергетика — 3.7.1 гидроэнергетика по ГОСТ 19431 84: Раздел энергетики, связанный с использованием механической энергии водных ресурсов для получения электрической энергии. Источник: СО 34.21.308 2005: Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения 4.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • гидроэнергетика — одна из отраслей энергетики, относящаяся к использованию водных ресурсов, гл. обр. в целях получения электрической энергии. Развитие гидроэнергетики связано со строительством гидроузлов, которые обычно создаются не только для электроэнергетики,… …   Энциклопедия техники

  • Гидроэнергетика —         раздел энергетики, связанный с использованием потенциальной энергии водных ресурсов.          Человек ещё в глубокой древности обратил внимание на реки как на доступный источник энергии. Для использования этой энергии научились строить… …   Большая советская энциклопедия

dic.academic.ru


Смотрите также