Гидравлическая установка РЭС (общая теория РЭС) ОСНОВНАЯ

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн demashov

  • Модератор
  • Интересующийся
  • *****
  • Сообщений: 82
Advertisement
Задача 2: Гидравлическая установка РЭС (общая теория РЭС)


Материал с которым мы собственно будем работать и часто к нему обращаться в процессе работы,как основа.Материал большой и трудно усваиваемый,по этому собственно на что необходимо очень внимательно обратить внимание !!!!! и скурпулёзно понять= это современная и рекуперативная система,остальное не столь важно.
Некоторые моменты ОСНОВНЫЕ и ПОНЯТИЯ мы, я думаю, разберём ещё отдельно обязательно из материала.Что до конструкции установки=то не следует её напрямую копировать в электрическом варианте,потому что различных схем и конструкций рекуперативных установок можно создать превеликое множество.(если это конечно возможно,хотя бы в одной)


1

МПК: H02, F01,F03,F04
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ В РЕКУПЕРАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ. ОПИСАНИЕ
Изобретение относится к области энергетики, как способ для получения механической, электрической и др. видов энергии и может представлять из себя энергетическую установку.
Изобретение не имеет аналогов и прототипа. Для сравнения автор приводит существующий уровень техники –современную энергетическую систему для производства энергии, которая не может служить аналогом или прототипом изобретению из соображения особенности и разницы функциональности современных энергетических систем и изобретения.
Рассмотрим современную энергетическую систему . На Фиг.1 изображён простейший движитель.



1.Рабочая среда.
2.Ролик движителя.
3.Генератор.
4.Трос.
Е0,Еп,Ев пунктирными линиями –энергетические уровни потенциалов рабочей среды начальный, промежуточный, высокий соответственно(или далее просто потенциалы).
(а) и (а1) стрелками- ускорения рабочей среды.
Устройство простейшего движителя следующее:
На ролик движителя 2 надет трос 4. К тросу навешивается рабочая среда 1(или далее просто рабочее тело) . Рабочее тело 1 под действием гравитационного поля земли поскольку рабочее тело 1 имеет высокую потенциальную энергию Ев падая с высоты совершает некоторую работу( А)и энергетический потенциал рабочего тела 1 стремится к нулю Е0, движет трос 4,приводя в движение ролик движителя 2 и генератор 3, с последнего происходит отбор мощности.
2
Еп –промежуточный энергетический потенциал обозначен на Фиг 1. условно, поскольку в данной системе его наличие не имеет какого либо важного значения для современной энергетической системы.
Движитель изображённый на Фиг.1 может иметь совершенно различные конструкции и виды,а в качестве рабочего тела 1 могут выступать не только материальные объекты: твёрдые тела,жидкости ,газы,электроны,частицы и пр.,но и не материальные ,различные физические поля .В качестве генератора 3 могут выступать различные конечные устройства с которых отбирается мощность и снимается энергия .
Рассмотрим схему современной энергетической системы Фиг.2. На Фиг.2 изображена схема современной энергетической системы.



1.Рабочая среда с начальным энергетическим потенциалом Е0.
2.Двигатель.
3.Генератор.
4.Рабочая среда с высоким энергетическим потенциалом Ев.
Е0,Еп,Ев пунктирными линиями –энергетические уровни потенциалов рабочей среды начальный,промежуточный,высокий соответственно(или далее просто потенциалы).
(а), стрелкой- ускорение рабочей среды при повышении энергетического потенциала от Е0 до Ев.
(а1),стрелкой-ускорение рабочей среды при понижении энергетического потенциала от Ев до Е0.
Е и Е1,стрелками- понижение или повышение энергетического потенциала рабочей среды.
Есть рабочая среда 1 с начальным уровнем потенциала Е0,которая поступает в двигатель 2,где потенциальная энергия рабочей среды 1 возрастает до условно высокого потенциала Ев Фиг.2,поз 4. Как пример можно привести двигатель внутреннего сгорания,где в его камерах сгорает рабочая среда,топливо-воздушная смесь,энергетический потенциал рабочей среды,газов, при этом возрастает,или поднятое на высоту как-либо тело.То есть рабочая среда обладала вначале начальным уровнем потенциальной
3
энергии Е0,а на выходе из двигателя 2 её энергетический потенциал значительно вырос до значения Ев Фиг.2.поз.4. Далее рабочая среда с высоким потенциалом Ев поступает в генератор 3, где и происходит отбор энергии из энергетической системы.Генератор 3- это для рабочей среды преобразователь её энергетического потенциала и является противо двигателем,на котором из рабочей среды отбирается мощность,то есть энергетический потенциал рабочей среды понижается на генераторе 3 до уровня Е0,при этом сама энергия рабочей среды переходит в различные виды энергии:механическую,электрическую,тепловую,свет и пр.
Современные энергетические системы и устройства,машины,установки по производству энергии и отбору мощности построены и имеют в своей основе схему энергетической системы Фиг.2.



Современные энергетические системы имеют рациональное использование ресурсов при производстве энергии.Всё больше становится процент использования энергетических установок и устройств использующие рабочие среды уже с более высоким изначально энергетическим потенциалом рабочей среды Ев , Фиг 2 поз.4 : течение и перепады высот рек,энергию ветра,солнца,энергию приливов и отливов морей,перепады суточных температур и давлений,энергию ионосферы и геотермальных источников и пр.
Проводя анализ работы современной энергетической системы автор пришёл к следующему заключению: построенные по энергетической схеме Фиг.2 современные энергетические системы не позволяют использовать произведённую энергию в этой системе для дальнейшего производства энергии,а только могут преобразовывать энергию из энергии начального,низкого потенциального уровня рабочей среды Е0 в энергию высокого потенциального уровня Ев, и наоборот.Современные энергетические системы лишены возможности самозапитки от производимой ими энергии и такие системы лишены возможности при производстве энергии стабильно,циклично работать без подпитки энергии из вне энергетической системы. При попытке отобрать энергию из энергетической системы Фиг.2 посредством генератора 3, просто создав на нём нагрузку,рабочая среда 4 из-за созданной нагрузки будет терять свой энергетический потенциал Ев и при этом во всей энергетической системе скажется падением ускорения(а), рабочей среды.То есть на какую величину
4
упадёт ускорение( а1) при понижении энергетического потенциала рабочей среды во время отбора мощности,на столько упадёт ускорение (а) на участке когда рабочая среда должна повысить свой энергетический потенциал до потенциала Ев и во всей энергетической системе . Как результат такой зависимости рабочая среда 1 Фиг.2 больше не сможет достигнуть прежнего высокого энергетического уровня и его максимально возможный энергетический уровень Ев будет находиться несколько ниже .
Рассмотрим формулу ускорения и важное значение ускорения в энергетической системе :
a= F/m , где
а - ускорение,
F - сила,
m - масса тела.
По условию масса тела или среды в энергетической системе должна быть неизменна, то из формулы видно что при уменьшении ускорения( а), уменьшится сила ( F). Это влечёт за собой уменьшение работы (А) рабочей среды:
А= F x S , где
A - работа совершаемая рабочей средой,
F - сила,
S – перемещение рабочего тела.
Что сказывается на мощности рабочей среды:
N= A/t , где
N - мощность рабочей среды,
A - работа совершаемая рабочей средой,
t – время за которое совершается работа.

5
Для того,что бы энергетическая система сама циклично работала и была самодостаточной необходимо,что бы рабочая среда имела возможность не терять своё ускорение в энергетической системе в целом при изменении своего энергетического потенциала во время отбора мощности или вывода энергии из энергетической системы.
Автором найден способ – производство энергии в рекуперативной энергетической системе, в котором
часть энергии при понижении энергетического потенциала рабочей среды рекуперируется для восстановления энергетического потенциала рабочей среды и цикличной работы самой энергетической системы,а часть энергии можно при этом выделить из системы, потому что при выделении энергии из энергетической системы величина ускорения рабочей среды при понижении энергетического потенциала может быть равна или отлична от ускорения рабочей среды при повышении энергетического потенциала рабочей среды в энергетической системе.
Рассмотрим схему рекуперативной энергетической системы Фиг.3.



1.Рабочая среда с промежуточным энергетическим потенциалом Еп.
2.Рекуператор.
3.Генератор.
4.Рабочая среда с высоким энергетическим потенциалом Ев
5.Усилитель.
Е0,Еп,Ев пунктирными линиями –энергетические уровни потенциалов рабочей среды начальный,промежуточный,высокий соответственно(или далее просто потенциалы).
(а), стрелкой- ускорение рабочей среды при повышении энергетического потенциала от Е0 до Ев.
(а1),стрелкой-ускорение рабочей среды при понижении энергетического потенциала от Ев до Еп.
(а2),стрелкой-ускорение рабочей среды при понижении энергетического потенциала от Еп до Е0.

6
Е и Е1,стрелками- понижение или повышение энергетического потенциала рабочей среды.
В отличие от схемы современной энергетической системы Фиг.2 в схеме рекуперативной энергетической системы введён промежуточный энергетический потенциал рабочей среды Еп поз.1,вместо двигателя введено устройство рекуператор поз.2 с усилителем поз.5.
Функции элементов рекуперативной энергетической системы и алгоритм работы следующие:
Рабочая среда 1 имеет изначально не начальный энергетический потенциал как в современной энергетической системе Е0, а несколько повышенное значение энергетического потенциала рабочей среды-промежуточный энергетический потенциал рабочей среды Еп Фиг.3 поз.1 и рабочая среда ещё может совершать некоторую работу( А). Рабочая среда с промежуточным энергетическим потенциалом Еп 1 поступает в рекуператор 2. Рекуператор 2 –это и двигатель и генератор одновременно.Рабочая среда 1 в рекуператоре2 попадая на его вход теряет свой энергетический потенциал с промежуточного Еп до начального Е0 и в то же время рабочая среда подымает свой энергетический потенциал с начального Е0 до промежуточного энергетического потенциала Еп на выходе из рекуператора2.Но рекуператор 2 не может поднять энергетический потенциал рабочего тела до высокого потенциала Ев поз.4 потому, что какой максимальный энергетический потенциал рабочего тела был на входе в рекуператор 2 такой будет и на его выходе. Что бы повысить энергетический потенциал рабочей среды до высокого уровня Ев в состав рекуператора 2 введён усилитель 5. Далее рабочая среда поз. 4 имея уже высокий уровень энергетического потенциала Ев попадает в генератор 3 с которого происходит отбор мощности,при этом энергетический потенциал рабочей среды снижается с высокого энергетического потенциала Ев до промежуточного энергетического потенциала Еп и снова рабочая среда с промежуточным энергетическим потенциалом Еп поступает на вход рекуператора 2,цикл повторяется.
В рекуперативной энергетической системе повышение энергетического потенциала рабочей среды в системе и обеспечение цикличной,
7
самодостаточной работы энергетической системы обеспечивают рекуператор 2 и усилитель 5 ,а отбор мощности из энергетической системы генератором 3 не так критично влияет на ускорение рабочей среды в системе, то есть генератор 3 имеет энергетическую развязку от энергетической системы и отсутствие прямой зависимости ускорения( а1) рабочей среды при понижении её энергетического потенциала на генераторе3 от ускорения( а) рабочей среды в энергетической системе при повышении энергетического потенциала рабочей среды.
Рекуператор 2 подготавливает рабочую среду,делает её удобную для дальнейшего её усиления,если рабочая среда подготовлена,то рекуператор 2 может состоять из одного усилителя 5 .Усилитель 5 выполняет в рекуперативной энергетической системе две функции :
Снижение нагрузки на рекуператор 2. Что бы рабочая среда могла достигнуть высокий энергетический уровень Ев необходимо увеличить мощность рекуператора 2 в энергетической системе, что невозможно из-за функциональной особенности рекуперативной энергетической системы или уменьшив мощность рекуператора 2 посредством усилителя 5 поднять высокий энергетический потенциал рабочей среды,что последнее и выполняет усилитель 5.
Снижение ускорения( а) при повышении энергетического потенциала до Ев рабочей среды. Применение усилителя 5 в рекуперативной энергетической системе с одной стороны снижает нагрузку на рекуператор 2 и вместе с этим увеличивается время( t )необходимое для поднятия до высокого энергетического потенциала Ев рабочей среды.В современных энергетических системах такая закономерность мощности и времени ( t) является минусом так как не несёт в себе какого значимого изменения для энергетической системы кроме энергетических затрат на преобразования внутри системы ,в рекуперативной энергетической системе закономерность зависимости мощности и времени ( t) является преимуществом и необходимостью для энергетической системы.
Время (t) в энергетической системе является очень важной величиной .Так скажем применить усилитель в энергетической системе означает
8
увеличить время( t) на достижение рабочей средой своего высокого энергетического потенциала Ев.Обратимся к формуле скорости:
V=S/t , где-
V- скорость рабочей среды,
S- расстояние пройденное рабочей средой,
t- затраченное время.
Расстояние пройденное средой( S) не изменяется что без усилителя,что с применением в системе усилителя, так как работы рабочих сред по достижению своего высокого энергетического потенциала Ев в обоих случаях одинаковы,но увеличивается врямя( t) и из формулы видно,что при увеличение времени( t )пропорцианально уменьшится скорость рабочей среды( V). А уменьшение скорости рабочей среды( V) сказывается на уменьшении затрачиваемой энергии и уменьшении ускорения( а) рабочей среды при достижения ей высокого энергетического потенциала Ев, и это уменьшение находится в квадратичной зависимости от времени !!!
Е= m*V2/2 и а= V2/2S ,где
Е-энергия рабочей среды,
m- масса рабочей среды,
V- скорость рабочей среды,
a-ускорение рабочей среды,
S- расстояние пройденное рабочей средой.
Рассмотрим ускорения рабочей среды в рекуперативной энергетической системе на её различных участках Фиг.3.
При снижении рабочей средой своего энергетического потенциала с высокого потенциала Ев до промежуточного потенциала Еп,на генераторе 3 если не создавать на нём нагрузки,то ускорение( а1) рабочей среды теряющей свой энергетический потенциал было бы выше чем ускорение( а) в энергетической системе,когда рабочая среда повышает свой энергетический
9
потенциал от начального энергетического потенциала Е0 до высокого энергетического потенциала Ев. Ускорение ( а1> a ), поэтому на генераторе 3 можно отобрать мощность,тем самым изменить и привести ускорения к равенству( а1= а). То есть на генераторе 3 можно выделить некоторое количество энергии без ущерба энергетической системе в целом.
На участке когда рабочая среда продолжает терять свой энергетический потенциал с промежуточного потенциала Еп до начального энергетического потенцила Е0, энергия рабочей среды затрачивается на работу рекуператора2 и усилителя 5,которые являются так же нагрузкой.Ускорение рабочей среды( а2) на этом участке равно ускорению (а) при подъёме энергетического потенциала рабочей среды с начального потенциала Е0 до высокого потенциала Ев ,то есть( а2=а) .
Рекуперативная энергетическая система работает по способу,когда часть энергии при понижении энергетического потенциала рабочей среды энергии рекуперируется для восполнения энергетического потенциала рабочей среды и работы самой системы,а часть энергии можно при этом выделить из системы, потому что при выделении энергии из энергетической системы не влечёт за собой изменение ускорения рабочей среды в самой энергетической системе в целом.
Фиг.1 Изображён простейший движитель.
Фиг.2 Изображена схема современной энергетической системы.
Фиг.3 Изображена схема рекуперативной энергетической системы.
Фиг.4 Изображена гидравлическая рекуперативная энергетическая установка.
Фиг.5 Изображен элемент каретка распределитель в разрезе.

Как одного из многообразно возможных вариантов осуществления изобретения- способа получения энергии в рекуперативной энергетической системе автором предлагается гидравлическая рекуперативная энергетическая установка Фиг.4.



10
1. Рама установки.
2. Заливная горловина.
3. Ёмкость промежуточного энергетического потенциала.
4. Входной патрубок.
5. Каретка распределитель.
6. Спица цилиндра.
7. Двух ходовой клапан.
8. Цилиндр с поршнем.
9. Рычаг.
10. Атмосферный клапан.
11. Разжимающий клин.
12. Сжимающий клин.
13. Отводящий трубопровод.
14. Ёмкость высокого энергетического потенциала.
15. Сопло.
16. Вал турбины.
17. Лопасти турбины.
18. Перепускной клапан дозатор.
Описание конструктивных элементов гидравлической рекуперативной энергетической установки и их назначение следующие:
На раму установки 1 устанавливаются все остальные элементы и детали установки.В заливную горловину 2 заливается рабочая среда (или далее жидкость).Ёмкость промежуточного энергетического потенциала 3 служит ресивером,накопителем для жидкости которая будет поступать с лопаток турбины 17 с высокого энергетического уровня и как заправочная ёмкость для запуска энергетической установки.Входной патрубок 4 служит для
11
подачи жидкости в каретку распределитель 5.Элемент каретка распределитель в разрезе Фиг.5.



Входной патрубок.
Спица цилиндра.
13.Отводящий трубопровод.
19. Корпус каретки.
20. Вал каретки.
21.Втулка.
22.Стопорное кольцо.
23. Уплотнитель.
24. Входной жидкостный канал.
25. Выходной жидкостный канал.
В корпусе каретки 19 выполнены входной жидкостный канал 24 и выходной жидкостной канал 25, в входной жидкостной канал 24 подведён входной патрубок 4,в выходной жидкостной канал 25 подведён отводящий трубопровод 13. В корпус каретки 19 установлен на втулке 21 вал каретки 20. Между валом каретки 20 и корпусом каретки 19 установлен уплотнитель 23 от протечек жидкости.От осевого смещения вал каретки 20 фиксируется стопорным кольцом 22. В вале каретки 20 так же выполнены жидкостные каналы,которые при вращении вала каретки 20 соединяются с входным жидкостным каналом 24 и выходным жидкостным каналом 25 выполненными в корпусе каретки 19 с одной стороны и соединены со спицами цилиндров 6 с другой стороны,каждая спица цилиндра 6 имеет свой жидкостный канал в вале каретки 20.Каретка распределитель поз.5 Фиг. 4 обеспечивает вращение цилиндров с поршнями 8 на своей оси, а так же распределяет подачу и отвод жидкости из цилиндров с поршнями 8 за счёт открытия и перекрытия соответствующих жидкостных каналов. Спица цилиндра 6 имеет сквозной канал для подвода и отвода жидкости из цилиндра с поршнем 8. В задачу двух ходового клапана 7 входит удержание жидкости в спице цилиндра 6 во время отсутствия жидкости в цилиндре с
12
поршнем 8 и обеспечить наполнение жидкостью цилиндра с поршнем 8. Цилиндр с поршнем 8 имеет шток к которому шарнирно закреплён рычаг 9,опорой для рычага 9 является выступ с отверстием на корпусе цилиндра с поршнем 8 куда вставляется палец опоры рычага 9.Рычаг 9 является усилителем в работе цилиндра с поршнем 8. В цилиндре с поршнем 8 установлен атмосферный клапан 10,что бы в цилиндре с поршнем 8 не создавалось сопротивление от разряжения во время обратного хода поршня внутри цилиндра. Разжимающий клин 11 и сжимающий клин 12служат управлением рычагом 9 , во время вращения каретки распределителя 5 с цилиндрами с поршнями 8 рычаг 9 набегает своим концом на клиновидную поверхность разжимающего клина 11 и сжимающего клина 12 и происходит воздействие смещения рычага 9 который другим своим концом воздействует на смещение поршня внутри цилиндра с поршнем 8 обеспечивая поступательное движение поршню. Отводящий трубопровод 13 необходим для циркуляции жидкости в энергетической установке . Ёмкость высокого энергетического потенциала 14 служит ресивером, накопителем для жидкости и имеет сопло 15. В конструкцию отбора мощности входят вал турбины 16 и лопасти турбины 17. Перепускной клапан дозатор 18 обеспечивает связь между ёмкостью промежуточного энергетического потенциала 3 и ёмкостью высокого энергетического потенциала 14 поддерживая постоянный уровень и запас жидкости в ёмкости промежуточного энергетического потенциала 3.
В гидравлической рекуперативной энергетической установке лопасти турбины 17 и вал турбины 16 образуют генератор с которого отбирается мощность. Каретка распределитель 5,цилиндры с поршнями 8 и спицы цилиндров 6 являются основой рекуператора. Рычаг 9 с разжимающим клином 11 и сжимающим клином 12 относятся к усилителю.
Работа гидравлической рекуперативной энергетической установки следующее Фиг.4, Фиг.5.
Жидкость через заливную горловину 2 заливается в ёмкость промежуточного энергетического потенциала 3 и по входному патрубку 4 попадает в каретку распределитель 5. Поскольку входной жидкостный канал 24 в корпусе каретки 19 в это время соединён с одним из жидкостных каналов вала каретки 20 жидкость через сквозной канал в спице цилиндра 6 наполняет
13
цилиндр с поршнем 8. Под действием силы тяжести цилиндр с поршнем 8 на спице цилиндра 6 совершает вращательное движение,при этом совмещаясь жидкостные каналы в каретке распределителе 5 по очереди наполняют жидкостью последующие цилиндры с поршнем 8. Когда цилиндр с поршнем 8 подходит к своей нижней точки, в каретке распределителе 5 совмещается и открывается выходной жидкостный канал 25 для этого цилиндра,в это же время конец рычага 9 усилителя набегает на разжимающий клин 11 и поршень находящийся в цилиндре с поршнем 8 выдавливает жидкость из цилиндра через отводящий трубопровод 13 в ёмкость высокого энергетического потенциала 14. Как жидкость выдавится из цилиндра с поршнем 8 рычаг 9 усилителя набегает на сжимающий клин 12, поршень в цилиндре с поршнем 8 приводится в исходное состояние и готов к наполнению жидкостью когда вновь откроется входной жидкостный канал 24 каретки распределителя 5. Такое же действие будет происходить и с другими последующими цилиндрами с поршнями 8 по мере их вращения.Жидкость же из емкости высокого энергетического потенциала 14 через сопло 15 сливается на лопасти турбины 17,с вала турбины 16 снимается мощность. Стекая с лопастей турбины 17 жидкость попадает в ёмкость промежуточного энергетического потенциала 3 и совершает дальнейшую циркуляцию в гидравлической рекуперативной энергетической установке.
Гидравлическая рекуперативная энергетическая установка своей основой разработана автором на схеме рекуперативной энергетической системы Фиг.3 по способу получения энергии в рекуперативной энергетической системе.
Рекуперативная энергетическая система Фиг.3 имеет ряд особенностей:
Под рабочей средой 1 и 4 подразумеваются материальные и не материальные объекты,формы способные изменять свой энергетический потенциал.
Усилитель 5 может быть единственным элементом в рекуператоре 2.
Генератор 3 устройство отбора мощности из энергетической системы.
Действующую гидравлическую рекуперативной энергетическую установку автор не имеет.


15
РЕФЕРАТ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ В РЕКУПЕРАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ.
Рекуперативная энергетическая система отличается от современной энергетической системы тем,что отбор мощности и вывод энергии из системы не находится в прямой энергетической зависимости от энергетики самой системы. Особое внимание в рекуперативной энергетической системе следует обратить , что в ней приоритетом является работа рабочей среды, а не работа преобразования рабочей среды в энергетической системе, то есть необходимо рассматривать энергетику рабочей среды, а не работу преобразователей рабочей среды. Это означает, что при равной полезной и затратной работе рабочей среды ,а так же как при равной полезной и затраченной энергии рабочей среды складывается такая ситуация когда затраты на создание энергии рабочей среды меньше чем затраты на движение рабочей среды внутри энергетической системы. Главным фактором здесь выступает нелинейная зависимость ускорения рабочей среды при выводе энергии из системы и ускорения в самой энергетической системе. Важной же величиной является время восстановления энергии рабочей средой и время за которое рабочая среда отдаёт энергию. Научные эксперименты по замедлению времени ведутся, но это на сегодняшний день это пока недоступные технологии. В рекуперативной энергетической системе замедление времени на восстановление энергии рабочей среды обязательно и решено конструктивно инженерно технической мыслью- введением в энергетическую систему усилителя ,который отлично справляется не только с усилением ,но и с замедлением времени на восстановительный процесс.
Способ получения энергии в рекуперативной энергетической системе очень универсален и даёт инженерам широкие возможности в творчестве, мысли и работе над созданием новых видов энергетических установок по производству энергии механических,электронных,волновых,ядерных,химических,термических и других видов ,а так же их внедрение в современные технические устройства.
« Последнее редактирование: 23.09.2015, 18:18:50 от demashov »
С уважением