установка для преобразования потенциальной энергии в утилизируемую энергию

Формула изобретения

1. Установка для преобразования потенциальной энергии в утилизируемую энергию, содержащая первую поворотную плиту, установленную на дороге, с поперечной осью вращения, первые мягкие контейнеры, заполненные воздухом и размещенные под первой поворотной плитой, первый выравнивающий давление пневмогидрорезервуар, соединенный через воздуховоды с первыми мягкими контейнерами и через водопровод с гидравлическим двигателем для нагнетания через него воды, первые накопительные резервуары для воды, соединенные с выходом гидравлического двигателя, выполненные с возможностью соединения с выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром и установленные шарнирно с возможностью воздействия своим весом на первую поворотную плиту, средства управления наполнением водой накопительных резервуаров, выполненные в виде клапанов и датчиков присутствия транспортного средства на первой поворотной плите, которые установлены с возможностью срабатывания от транспортного средства, выходные элементы которых соединены со средствами управления клапанов для наполнения водой накопительных резервуаров, установленных с возможностью поворота первой поворотной плиты в том же направлении, что и размещенное на ней транспортное средство, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит силовую передачу и вторую поворотную плиту, установленную в центральной части на опоре, размещенную с боковой стороны первой поворотной плиты и соединенную с ней посредством силовой передачи, и вторые мягкие контейнеры для воздуха, на которые вторая поворотная плита установлена с возможностью их сжатия при ее повороте и которые соединены через напорные воздуховоды с выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром, при этом первые накопительные резервуары установлены по меньшей мере на одной из поворотных плит.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что силовая передача выполнена в виде повышающей передачи с длиной хода при повороте второй поворотной плиты, превышающей длину хода при повороте первой поворотной плиты.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что силовая передача выполнена в виде рычажной передачи.

4. Установка по пп. 1 3, отличающаяся тем, что она снабжена вторым выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром, соединенным через водопровод с вторым гидродвигателем для нагнетания через него воды, вторыми накопительными резервуарами для воды, соединенными с выходом второго гидродвигателя, выполненными с возможностью соединения с вторым выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром и установленными шарнирно на второй поворотной плите, и средствами управления наполнением водой вторых накопительных резервуаров, выполненными в виде клапанов, имеющих средства управления, которые соединены с выходами датчиков присутствия транспортного средства с возможностью наполнения водой второго накопительного резервуара, установленного с возможностью поворота второй поворотной плиты в том же направлении, что и транспортное средство, размещенное на первой поворотной плите, при этом вторые мягкие контейнеры соединены с вторым выравнивающим давление резервуаром, а первые накопительные резервуары установлены на первой поворотной плите.

5. Установка по пп. 1 4, отличающаяся тем, что она снабжена поворотным стержнем, шарнирно установленным своей средней частью на опоре и соединенным правой и левой сторонами соответственно с правым и левым поплавками, установленными соответственно внутри правого и левого резервуаров с водой, сообщающимися между собой и выполненными каждый с возможностью вытеснения из него воды в другой резервуар при поступлении в него сжатого воздуха, и с правым и левым грузами, установленными с возможностью опускания соответственно на правую и левую концевые части второй поворотной плиты, а вторые мягкие контейнеры соответственно соединены с правым и левым резервуарами и установлены с возможностью сжатия мягкого контейнера, соединенного с правым резервуаром, при опускании левой концевой части второй поворотной плиты и мягкого контейнера, соединенного с левым резервуаром, при опускании ее правой концевой части.

6. Установка по п. 5, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена резервными контейнерами со сжатым воздухом, соединенными соответственно с правым и левым резервуарами через клапаны, средства управления которыми соединены с выходами датчиков присутствия транспортного средства.

7. Установка по пп. 1 6, отличающаяся тем, что первая поворотная плита встроена в проезжую часть дороги в виде возвышения, образующего порог в зоне спокойного уличного движения.

8. Установка по пп. 1 7, отличающаяся тем, что первая поворотная плита встроена в проезжую часть дороги перед светофором.

9. Установка по пп. 1 8, отличающаяся тем, что первая поворотная плита встроена в пешеходную дорожку перед светофором перекрестка типа "пеликан".

10. Установка по пп. 1 9, отличающаяся тем, что гидравлический двигатель выполнен в виде турбины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установке, служащей для утилизации энергии транспортного средства.

Известна установка для преобразования потенциальной энергии уличных транспортных средств в утилизируемую энергию, содержащая несколько мягких контейнеров, наполненных несжимаемой жидкостью, которые одновременно сдавливаются, вследствие чего жидкость направляется к гидравлическому двигателю, вырабатывающему утилизируемую энергию [1] Контейнеры, сдавливаемые весом транспортного средства, размещены в небольших камерах, которые установлены внутри проезжей части дороги, так что оболочки этих камер под действием веса транспортного средства могут принимать положение ниже поверхности проезжей части дороги. В этом случае, однако, шины транспортного средства испытывают сильные удары, как при езде по выбоинам.

Известна также установка для выработки утилизируемой энергии из потенциальной энергии транспортных средств, в которой наполненные водой мягкие контейнеры сжимаются жесткими поворотными плитами, в результате чего вытесняемая при этом вода подается в турбину для генерирования энергии [2]

Недостаток этой установки состоит в том, что необходимы специальные меры для возвращения вытесненной воды в мягкие контейнеры и возвращения поворотных плит в исходное положение. Кроме того, нецелесообразно вытеснять из мягких контейнеров несжимаемую жидкость, поскольку в этом случае нельзя накопить энергию в виде жидкости под давлением без применения дополнительных мер и, следовательно, нельзя оптимальным образом выбрать время работы турбины.

Чтобы сделать возможным накопление энергии в виде энергии текучей среды под давлением, а также использовать дополнительно силу тяжести воды, вытекающей из турбины, для генерирования энергии, была предложена установка для преобразования потенциальной энергии движущегося транспортного средства в утилизируемую энергию, содержащая поворотную плиту с поперечной осью вращения, установленную на дороге, и мягкие контейнеры, заполненные воздухом и размещенные под поворотной плитой [3] Установка содержит также выравнивающий давление пневмогидрорезервуар, соединенный через воздуховоды с мягкими контейнерами и через водопровод с гидравлическим двигателем для нагнетания через него воды, и накопительные резервуары для воды, соединенные с выходом гидравлического двигателя, выполненные с возможностью соединения с выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром и установленные шарнирно с возможностью воздействия своим весом на поворотную плиту. В установке имеются средства управления наполнением водой накопительных резервуаров, выполненные в виде клапанов и датчиков присутствия транспортного средства на поворотной плите, которые установлены с возможностью срабатывания от транспортного средства и выходные элементы которых соединены со средствами управления клапанов для наполнения водой накопительных резервуаров, установленных с возможностью поворота поворотной плиты в том же направлении, что и размещенное на ней транспортное средство.

Накопительный резервуар помогает поворотной плите опускаться и вытеснять воздух. Наполнение накопительных резервуаров управляется датчиком, который срабатывает от транспортного средства и сигнал которого открывает и закрывает клапаны таким образом, что соответствующий накопительный резервуар наполняется точно в необходимый момент времени и содействует опусканию плиты, вызванному весом транспортного средства.

Такая установка, однако, обладает относительно низкой эффективностью, особенно при небольшой высоте узла поворотной плиты и небольшой длине ее хода.

Изобретение направлено на повышение эффективности установки, особенно при небольшой высоте узла поворотной плиты и небольшой длине ее хода. Указанная задача решается тем, что известная установка для преобразования потенциальной энергии движущегося транспортного средства в утилизируемую энергию, содержащая первую поворотную плиту, установленную на дороге с поперечной осью вращения, первые мягкие контейнеры, заполненные воздухом и размещенные под первой поворотной плитой, первый выравнивающий давление пневмогидрорезервуар, соединенный через воздуховоды с первыми мягкими контейнерами и через водопровод с гидравлическим двигателем для нагнетания через него воды, первые накопительные резервуары для воды, соединенные с выходом гидравлического двигателя, выполненные с возможностью соединения с выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром и установленные шарнирно с возможностью воздействия своим весом на первую поворотную плиту, средства управления наполнением водой накопительных резервуаров, выполненные в виде клапанов и датчиков присутствия транспортного средства на первой поворотной плите, которые установлены с возможностью срабатывания от транспортного средства, выходные элементы которых соединены со средствами управления клапанов для наполнения водой накопительных резервуаров, установленных с возможностью поворота первой поворотной плиты в том же направлении, что и размещенное на ней транспортное средство, дополнительно содержит силовую передачу и вторую поворотную плиту, установленную в центральной части на опоре, размещенную с боковой стороны первой поворотной плиты и соединенную с ней посредством силовой передачи, и вторые мягкие контейнеры для воздуха, на которые вторая поворотная плита установлена с возможностью их сжатия при ее повороте и которые соединены через напорные воздуховоды с выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром, при этом первые накопительные резервуары установлены по меньшей мере на одной из поворотных плит.

Благодаря наличию второй поворотной плиты, которая кинематически связана с первой поворотной плитой и может быть установлена в стороне от проезжей части дороги без каких-либо ограничений в отношении ее высоты, обеспечивая сжатие воздуха в дополнительных мягких контейнерах и накачивание его в выравнивающий давление резервуар для вытеснения воды на гидравлический двигатель и турбину и приведения их в действие, может быть достигнута более полная утилизация потенциальной энергии транспортного средства, проходящего по первой поворотной плите, даже если длина ее хода при повороте невелика.

Силовая передача может быть выполнена в виде повышающей передачи с длиной хода при повороте второй поворотной плиты, превышающей длину хода при повороте первой поворотной плиты.

Такая передача может представлять собой, например, рычажную передачу.

Установка может быть снабжена вторым выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром, соединенным через водопровод со вторым гидродвигателем для нагнетания через него воды, вторыми накопительными резервуарами для воды, соединенными с выходом второго гидродвигателя, выполненными с возможностью соединения со вторым выравнивающим давление пневмогидрорезервуаром и установленными шарнирно на второй поворотной плите, и средствами управления наполнением водой вторых накопительных резервуаров, выполненными в виде клапанов, имеющих средства управления, которые соединены с выходами датчиков присутствия транспортного средства с возможностью наполнения водой второго накопительного резервуара, установленного с возможностью поворота второй поворотной плиты в том же направлении, что и транспортное средство, размещенное на первой поворотной плите, при этом вторые мягкие контейнеры соединены со вторым выравнивающим давление резервуаром, а первые накопительные резервуары установлены на первой поворотной плите.

Установка может быть снабжена поворотным стержнем, шарнирно установленным своей средней частью на опоре и соединенным правой и левой сторонами соответственно с правым и левым поплавками, установленными соответственно внутри правого и левого резервуаров с водой, сообщающимися между собой и выполненными каждый с возможностью вытеснения из него воды в другой резервуар при поступлении в него сжатого воздуха, и с правым и левым грузами, установленными с возможностью опускания соответственно на правую и левую концевые части второй поворотной плиты, а вторые мягкие контейнеры соответственно соединены с правым и левым резервуарами и установлены с возможностью сжатия мягкого контейнера, соединенного с правым резервуаром, при опускании левой концевой части второй поворотной плиты и мягкого контейнера, соединенного с левым резервуаром, при опускании ее правой концевой части.

Установка может быть дополнительно снабжена резервными контейнерами со сжатым воздухом, соединенными соответственно с правым и левым резервуарами через клапана, средства управления которыми соединены с выходами датчиков присутствия транспортного средства.

Благодаря небольшой высоте первой поворотной плиты она может быть встроена в проезжую часть дороги в виде возвышения, образующего порог для замедления уличного движения. Первая поворотная плита может быть также встроена в проезжую часть дороги или установлена на ней перед светофором для транспортных средств или встроена в пешеходную дорожку или установлена на ней перед перекрестком типа "пеликан".

Гидравлический двигатель может быть выполнен в виде турбины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, из которых:

фиг. 1 схематически изображает установку, выполненную в соответствии с изобретением, фиг. 2 схематически изображает передачу, соединяющую поворотные, плиты, фиг.3 схематически изображает еще один вариант выполнения установки.

В соответствии с фиг.1 предлагаемая установка содержит узел поворотных плит, состоящий из поворотных плит 1, 2 и 3, соединенных шарнирами, и установленный на дороге 4. Средняя поворотная плита 2 установлена, предпочтительно своей средней частью, на поперечной оси подшипниковой опоры 5 с возможностью поворота в вертикальной плоскости, проходящей поперек дороги. Под поворотными плитами 1, 2 и 3 размещены заполненные воздухом мягкие контейнеры 6 и 7.

Вблизи шарниров, соединяющих плиты 1-3, закреплены накопительные резервуары 8 и 9 для воды, верхние части которых открыты со стороны атмосферы. В резервуарах 8 и 9 имеются соответственно выравнивающие давление пневмогидрорезервуары 10 и 11, частично заполненные водой и частично сжатым воздухом. Часть выравнивающего давление пневмогидрорезервуара 10 накопительного резервуара 8, заполненная воздухом, соединена через воздуховод 12 с мягким контейнером 6, расположенным под поворотными плитами 1 и 2. Часть выравнивающего давление пневмогидрорезервуара 11 накопительного резервуара 9, заполненная воздухом, соединена через воздуховод 13 с мягким контейнером 7, расположенным под поворотными плитами 2 и 3.

Воздуховоды 12 и 13 открыты со стороны соответствующих мягких контейнеров 6 и 7, а со стороны выравнивающих давление пневмогидрорезервуаров 10 и 11 снабжены невозвратными клапанами 14 и 15. К части накопительного резервуара 8, заполненной водой, подведен шланг 16, который снабжен невозвратным клапаном 17 со стороны резервуара 8 и другой конец которого подведен к турбине 18. К накопительному резервуару 9 подведен другой шланг 19, снабженный невозвратным клапаном 20 со стороны резервуара, при этом другой конец шланга 19 подведен ко второй турбине 21.

Средства управления невозвратного клапана 17, служащего для управления наполнением водой резервуара 8, соединены с выходным элементом датчика 22 присутствия транспортного средства на поворотной плите 2. Средства управления невозвратного клапана 20, служащего для управления наполнением накопительного резервуара 9, соединены с выходным элементом датчика 23 присутствия транспортного средства на поворотной плите 1.

Между открытой частью накопительного резервуара 8 и его закрытой частью, где находится пневмогидрорезервуар 10, имеется невозвратный клапан 24. Между открытой частью накопительного резервуара 9 и его закрытой частью, где находится пневмогидрорезервуар 11, имеется невозвратный клапан 25.

Выходы гидравлических двигателей 18 и 21 соединены соответственно с накопительными резервуарами 9 и 8 так, что вода, выходящая из гидравлических двигателей, стекает в соответствующие резервуары.

Установка содержит также еще одну поворотную плиту 26, установленную в центральной части на опоре 27, размещенную с боковой стороны узла поворотных плит 1-3 и соединенную с поворотной плитой 2 посредством повышающей силовой рычажной передачи 28 (см. фиг.2) с длиной хода при повороте поворотной плиты 26, превышающей длину хода при повороте плиты 2. Поворотная плита 26 установлена на мягких контейнерах 29, 30, 31 и 32 для воздуха, которые могут сжиматься при повороте плиты 26 и соединены через напорные воздуховоды 32 и 33 с пневмогидрорезервуарами 10 и 11.

Когда подъезжающее транспортное средство 35 воздействует на датчик 23, невозвратный клапан 20 открывается и вода с помощью сжатого воздуха в выравнивающем давление пневмогидрорезервуаре 11 поступает на турбину 21. С выхода турбины 21 вода стекает в часть накопительного резервуара 8, открытую атмосфере. Тем временем транспортное средство 35 едет по поворотной плите 1 и далее по связанной с ней поворотной плите 2, которая поворачивается на подшипниковой опоре 5 вокруг горизонтальной оси, проходящей поперек проезжей части дороги 4. В результате этого поворота мягкий контейнер 6, заполненный воздухом и расположенный под плитами 1 и 2, сдавливается, вытесняя сжатый воздух через воздуховод 12 в выравнивающий давление пневмогидрорезервуар 10. При этом невозвратный клапан 14 открывается сам.

Поскольку к этому времени из турбины 21 в накопительный резервуар 8 поступило достаточное количество воды, сила тяжести резервуара 8, опора которого находится вблизи шарнира, соединяющего плиты 1 и 2, помогает сжимать мягкий контейнер 6 и тем самым накапливать сжатый воздух в выравнивающем давление пневмогидрорезервуаре 10 накопительного резервуара 8. Когда транспортное средство 35 достигает подшипниковой опоры 5, расположенной вблизи второго датчика 22, невозвратный клапан 17 накопительного резервуара 8 открывается и вода вытесняется сжатым воздухом, поступившим перед этим в выравнивающий давление пневмогидрорезервуар 10, через воздуховод 16 на турбину 18, с выхода которой вода стекает в часть накопительного резервуара 9, открытую атмосфере. Сила тяжести резервуара 9 помогает плите 2 поворачиваться в другом направлении, в результате чего возобновляется накопление сжатого воздуха в накопительном резервуаре 9, который перед этим был использован, после того как невозвратный клапан 25 открылся под давлением воды, находящейся в открытой части накопительного резервуара 9 и пневмогидрорезервуар 11 вновь наполнился водой. Под действием давления, которое восстанавливается внутри пневмогидрорезервуара 11, невозвратный клапан 25 снова закрывается.

После того, как транспортное средство 35 проезжает плиту 3 и, таким образом, всю установку, сжатый воздух в пневмогидрорезервуаре 10 израсходован и в нем не остается воды. В результате невозвратный клапан 24 накопительного резервуара 8 открывается под давлением воды, находящейся в части этого резервуара, открытой атмосфере, и вода поступает в пневмогидрорезервуар 10, заполняя его снова. Таким образом, конечное состояние установки, т.е. состояние после прохождения по ней транспортного средства, аналогично исходному состоянию, имевшему место перед въездом транспортного средства на установку.

Плита 2 возвращается сама в заданное положение. При этом невозвратные клапаны мягких контейнеров 6 или 7 открываются и позволяют свежему воздуху поступать в эти контейнеры.

Таким образом, в исходном и конечном состояниях установки открытая атмосфере часть накопительного резервуара 8 пуста, выравнивающий давление пневмогидрорезервуар 10 частично заполнен водой и давление в нем равно атмосферному, открытая атмосфере часть накопительного резервуара 9 заполнена водой, а выравнивающий давление пневмогидрорезервуар 11 заполнен частично водой и частично сжатым воздухом.

При въезде на установку следующего транспортного средства описанный процесс повторяется, при этом турбины 18 и 21 запускаются на короткий период времени и могут вырабатывать энергию, например электрическую энергию при подсоединении к ним генератора постоянного тока.

Поскольку генерирование электрической энергии происходит не непрерывно, целесообразно снабдить турбины 18 и 21 маховиком, который накапливает кинетическую энергию, перекрывая период времени, когда по установке не проезжают транспортные средства.

Поворот плиты 2 передается плите 26, в результате чего последняя также поворачивается вверх и вниз, при этом мягкие контейнеры 29, 32 и 30, 31 попеременно сжимаются, сжимая находящийся в них воздух и накачивая сжатый воздух в соответствующие выравнивающие давление пневмогидрорезервуары 10, 11, и снова растягиваются, засасывая воздух из окружающей среды через дополнительные невозвратные клапаны (не показаны).

На фиг. 2 схематично изображена силовая передача 28 в виде двуплечевого поворотного рычага, который закреплен на неподвижной опоре и плечи которого связаны соответственно с поворотными плитами 2 и 26. Плечи поворотного рычага могут отличаться по длине, с тем чтобы длина хода плиты 26 при повороте была больше, чем длина хода при повороте плиты 2.

Накопительные резервуары 8, 9 для воды и объединенные с ними выравнивающие давление пневмогидрорезервуары 10, 11 могут быть установлены не на первой поворотной плите 2, а на второй плите 26. Кроме того, аналогичные накопительные и пневмогидрорезервуары могут быть предусмотрены как на поворотной плите 2, так и на поворотной плите 26.

На фиг.3 представлен еще один вариант осуществления изобретения, в котором повороту дополнительной плиты 26 способствуют специальные дополнительные грузы. В соответствии с фиг.3 предлагаемая установка снабжена поворотным стержнем 36, шарнирно установленным своей средней частью на опоре 37 и соединенным правой и левой сторонами соответственно с правым и левым поплавками 38 и 39, установленными соответственно внутри правого и левого резервуаров 40 и 41 с водой, которые сообщаются между собой и выполнены каждый с возможностью вытеснения из него воды в другой резервуар при поступлении в него сжатого воздуха. Стержень 36 соединен также с правым и левым грузами 42 и 43, установленными с возможностью опускания соответственно на правую и левую концевые части поворотной плиты 26. Мягкие контейнеры 29-32, связанные с плитой 26, соединены с резервуарами 40 и 41 и установлены с возможностью сжатия мягкого контейнера, соединенного с правым резервуаром, при опускании левой концевой части поворотной плиты 26 и мягкого контейнера, соединенного с левым резервуаром, при опускании ее правой концевой части.

Установка снабжена также резервными контейнерами 44 и 45 со сжатым воздухом, соединенными соответственно с правым и левым резервуарами 40 и 41 через клапана, средства управления которыми соединены с выходами датчиков присутствия транспортного средства.

От мягкого контейнера 31, кроме воздуховода 12, идущего к турбине 18, отходит также дополнительный шланг 46, сообщающий контейнер 31 с правым резервуаром 40 с водой.

Стержень 36 поворачивается с помощью правого поплавка 38, плавающего в правом резервуаре 40, и левого поплавка 39, плавающего в левом резервуаре 41, вызывая опускание правого груза 42 на правую концевую часть поворотной плиты 26 и подъем левого груза 43 от левой концевой части этой поворотной плиты и способствуя вытеснению воздуха из мягких контейнеров 30 и 31. Когда из мягкого контейнера 31 вытесняется воздух, как описано при рассмотрении фиг. 1, он поступает через шланг 46 в правый резервуар 40, вытесняя из него воду, которая перетекает через соответствующий шланг в левый резервуар 41. В результате поплавок 38 в резервуаре 40 опускается, а поплавок 39 в резервуаре 41 поднимается. Это приводит к тому, что правый груз 42 опускается на правую концевую часть поворотной плиты 26. При этом груз 42 помогает вытеснять воздух из мягких контейнеров 29 и 32. В другом случае, т.е. когда опускается левая концевая часть плиты 26, правый поплавок 38 движется вверх, а левый поплавок 39 вниз, вызывая противоположное действие и способствуя вытеснению воздуха из мягких контейнеров 30 и 31. Благодаря наличию невозвратных клапанов воздух и вода не выпускаются до тех пор, пока в этом не будет необходимости.

В соответствии с дальнейшим усовершенствованием варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 3, воздух в мягких контейнерах 29-32 предварительно сжат для получения более высокого давления. Более того, предусмотрены резервные контейнеры 44 и 45 со сжатым воздухом, соединенные с резервуарами 40 и 41 через клапаны, которые реагируют на электронный сигнал, вырабатываемый при нахождении автомобиля в определенном месте. Дополнительное давление воздуха может также подаваться с помощью еще одной поворотной плиты, вытесняющей воздух и приводимой в действие автомобилем.