EA201790344A1 20171031 Номер и дата охранного документа [PDF] EAPO2017\PDF/201790344 Полный текст описания [**] EA201790344 20150609 Регистрационный номер и дата заявки US14/454,308 20140807 Регистрационные номера и даты приоритетных заявок US2015/034854 Номер международной заявки (PCT) WO2016/022207 20160211 Номер публикации международной заявки (PCT) EAA1 Код вида документа [PDF] eaa21710 Номер бюллетеня [**] НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ Название документа [8] H05F 3/00 Индексы МПК [US] МакКоуэн Клинт Сведения об авторах [US] АЙОН ПАУЭР ГРУП ЛЛК Сведения о заявителях
 

Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос:  ea201790344a*\id

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

Согласно изобретению система накопления энергии может накапливать и использовать энергию, генерируемую электрическим полем. Накопительные волокна подвешены на системе опорных проводов, поддерживаемой колоннами. Система опорных проводов электрически подключена к нагрузке соединительным проводом. Накопительные волокна могут быть выполнены из любого проводящего материала, предпочтительно из углерода и графита. Диоды можно использовать для ограничения обратного тока или уменьшения потери энергии.


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

Согласно изобретению система накопления энергии может накапливать и использовать энергию, генерируемую электрическим полем. Накопительные волокна подвешены на системе опорных проводов, поддерживаемой колоннами. Система опорных проводов электрически подключена к нагрузке соединительным проводом. Накопительные волокна могут быть выполнены из любого проводящего материала, предпочтительно из углерода и графита. Диоды можно использовать для ограничения обратного тока или уменьшения потери энергии.


Евразийское (21) 201790344 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. H05F3/00 (2006.01)
2017.10.31
(22) Дата подачи заявки 2015.06.09
(54) НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ
(31) 14/454,308
(32) 2014.08.07
(33) US
(86) PCT/US2015/034854
(87) WO 2016/022207 2016.02.11
(71) Заявитель:
АЙОН ПАУЭР ГРУП ЛЛК (US)
(72) Изобретатель: МакКоуэн Клинт (US)
(74) Представитель:
Новоселова С.В., Липатова И.И., Хмара М.В., Ильмер Е.Г., Пантелеев А.С., Осипов К.В. (RU)
(57) Согласно изобретению система накопления энергии может накапливать и использовать энергию, генерируемую электрическим полем. Накопительные волокна подвешены на системе опорных проводов, поддерживаемой колоннами. Система опорных проводов электрически подключена к нагрузке соединительным проводом. Накопительные волокна могут быть выполнены из любого проводящего материала, предпочтительно из углерода и графита. Диоды можно использовать для ограничения обратного тока или уменьшения потери энергии.
НАКОПЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ
Ссылки на родственные заявки
Настоящая заявка претендует на приоритет по стандартной патентной заявке США за номером 14/454308, поданной 7 августа 2014 г. и озаглавленной "Energy Collection", которая включена в настоящее изобретение посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в целом, к энергии и, в частности, к системам и способам накопления энергии.
Уровень техники
Идея электричества при ясной погоде связана с электрическим полем и электрическим током в атмосфере, распространяющимся за счет проводимости воздуха. Чистый, спокойный воздух переносит электрический ток, который является цепью замыкания для тысяч гроз, одновременно происходящих в любой данный момент на земле. Для простоты, эту энергию можно называть статическим электричеством или статической энергией. На фиг.1 показана погодная схема для возврата тока молнии, например, обратно к земле 10. Погодные течения 20, 30 возвращают облако к земному току 40.
При грозе, электрический заряд накапливается, и электроны зажигают дуговой разряд в газе, ионизируя его и порождая молнию. Специалисту в данной области техники понятно, что для завершения схемы требуется цепь замыкания для молнии. Атмосфера является цепью замыкания для схемы. Электрическое поле, обусловленное атмосферной цепью замыкания, сравнительно слабо в любой данной точке, поскольку энергия тысяч гроз на планете рассеивается в атмосфере по всей Земле, как в ясную, так и в ненастную погоду. Другие факторы возникновения электрического тока, присутствующие в атмосфере, могут включать в себя космические лучи, проникающие в земную атмосферу и взаимодействующие с ней, а также миграцию ионов и другие эффекты, которые еще полностью не исследованы.
Некоторая степень ионизации в нижних слоях атмосферы обусловлена переносимыми по воздуху радиоактивными веществами, в основном радоном. В большинстве мест в мире, ионы образуются со скоростью 5-10 пар на кубический сантиметр в секунду на уровне моря. С ростом высоты, космическое излучение
приводит к увеличению скорости выработки ионов. В местах с высоким выделением радона из почвы (или строительных материалах) скорость может быть гораздо выше.
Альфа-активные материалы, в основном, несут ответственность за 5 атмосферную ионизацию. Каждая альфа-частица (например, образующаяся при распаде атома радона) будет, в пределах нескольких сантиметрах от себя, создавать приблизительно 150,000-200,000 пар ионов.
Хотя в атмосфере имеется большое количество полезной энергии, способ или устройство для эффективного накопления этой энергии до сих пор не ю разработаны. Поэтому в промышленности имеется до сих пор не удовлетворенная потребность в решении вышеупомянутых трудностей и недостатков.
Сущность изобретения
Согласно настоящему изобретению в одном его аспекте, предлагаются
15 системы и способы для накопления энергии. Если кратко описать структуру, то один вариант осуществления системы среди прочих может быть реализован посредством опорной конструкции, при этом опорная конструкция включает по меньшей мере одно из следующих устройств: воздушное судно, дрон, дирижабль, воздушный шар, воздушный змей, искусственный спутник, поезд, мотоцикл, велосипед, скейтборд,
20 мотороллер, аппарат на воздушной подушке, электронное устройство, корпус электронного устройства, рекламный щит, вышку сотовой связи, вышку радиосвязи, вышку для видеокамер, флагшток, телескопическую вышку, осветительный столб, столб для линий связи и электропередач, водонапорную башню, здание, небоскреб, большой цирк, крышу, панель солнечных батарей, а также неподвижную и
25 передвижную конструкцию высотой более 0,0254 м (1 дюйм) над землей или уровнем моря; по меньшей мере одного накопительного устройства, причем при работе микроскопические точки поперечного сечения накопительного устройства открыты окружающему пространству, электрически соединенного с опорной конструкцией; нагрузки, электрически соединенной с указанным по меньшей мере
зо одним накопительным устройством.
Согласно настоящему изобретению в другом его аспекте предлагаются способы для накопления энергии. В этом отношении, один вариант осуществления такого способа среди прочих, если резюмировать, содержит следующие этапы, на которых: подвешивают по меньшей мере одно накопительное устройство; причем
35 при работе микроскопические точки поперечного сечения накопительного устройства открыты окружающему пространству с опорной конструкции; при этом
указанное по меньшей мере одно накопительное устройство электрически соединено с опорной конструкцией, включающей по меньшей мере одно из следующих устройств: воздушное судно, дрон, дирижабль, воздушный шар, воздушный змей, искусственный спутник, поезд, мотоцикл, велосипед, скейтборд, 5 мотороллер, аппарат на воздушной подушке, электронное устройство, корпус электронного устройства, рекламный щит, вышку сотовой связи, вышку радиосвязи, вышку для видеокамер, флагшток, телескопическую вышку, осветительный столб, столб для линий связи и электропередач, водонапорную башню, здание, небоскреб, большой цирк, крышу, панель солнечных батарей, а также неподвижную и 10 передвижную конструкцию высотой более 0,0254 м (1 дюйм) над землей или уровнем моря; и обеспечивают нагрузку, имеющую электрическое соединение с указанным по меньшей мере одним накопительным устройством с целью потребления тока
В результате рассмотрения прилагаемых чертежей и подробного описания 15 специалистам в данной области должны стать понятными другие системы, способы, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения. Предполагается, что все такие дополнительные системы, способы, отличительные признаки и преимущества должны быть включены в настоящее описание в рамках объема настоящего изобретения, и должны быть защищены прилагаемой формулой 20 изобретения.
Краткое описание чертежей
Многие аспекты раскрытия можно лучше понять со ссылкой на следующие чертежи. Компоненты на чертежах не обязательно выполнены в масштабе, но упор 25 делается на наглядную иллюстрацию принципов настоящего раскрытия. Кроме того, чертежи снабжены сквозной системой обозначений.
Фиг.1 - принципиальная схема схемы погодной энергии.
Фиг.2 - вид в перспективе иллюстративного варианта осуществления многих
накопителей энергии, поднятых над землей с помощью конструкции,
зо Фиг.2А - вид сбоку энергонакопительного волокна, подвешенного на опорном
проводе.
Фиг.2В - вид сбоку иллюстративного варианта осуществления
энергонакопительного волокна, подвешенного на опорном проводе с помощью
дополнительной опорной детали.
35 Фиг.2С - вид в перспективе опорной конструкции для множественных
энергонакопительных волокон.
Фиг.20 - вид сбоку иллюстративного варианта осуществления опорной конструкции для множественных энергонакопительных волокон.
Фиг.2Е - вид сбоку опорной конструкции для энергонакопительного волокна.
Onr.2F - вид сбоку иллюстративного варианта осуществления опорной 5 конструкции для энергонакопительного волокна.
<$> Hr.2G - вид сбоку опорной конструкции для множественных энергонакопительных волокон.
Фиг.З - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления
схемы для накопления энергии,
ю Фиг.4 - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления
схемы для накопления энергии.
Фиг.5 - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления схемы накопления энергии для питания генератора и мотора.
Фиг.6 - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления 15 схемы для накопления энергии и ее использования для выработки водорода и кислорода.
Фиг.7 - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления схемы для накопления энергии и ее использования для активации топливного элемента.
20 Фиг.8 - принципиальная схема иллюстративного варианта осуществления
схемы для накопления энергии.
Фиг.9 - логическая блок-схема иллюстративного варианта осуществления накопления энергии с помощью накопительного волокна.
Фиг. 10 изображает схему примера осуществления цепи для накопления 25 энергии от двуполярного источника.
Фиг. 11 представляет схему примера осуществления системы накопления энергии, соединенной с транспортным средством - автомобилем.
Фиг. 12 представляет схему примера осуществления системы накопления
энергии, соединенной с транспортным средством - луноходом,
зо Фиг. 13 изображает схему примера осуществления системы накопления
энергии, содержащей устройства накопления с диодом.
Фиг. 14 изображает схему примера осуществления системы накопления энергии, содержащей множество ветвей системы фиг. 13.
Фиг. 15 представляет схему примера осуществления ветродвигателя с 35 устройствами накопления энергии.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Электрические заряды на проводниках целиком располагаются на внешней поверхности проводников и стремятся сконцентрироваться в большей степени вокруг заостренных концов и краев, чем на плоских поверхностях. Поэтому 5 электрическое поле, принятое острым проводящим концом, может быть значительно сильнее, чем поле, принятое тем же зарядом, находящимся на большой гладкой проводящей оболочке. Иллюстративный вариант осуществления этого раскрытия пользуется этим свойством, помимо прочего, для накопления и использования энергии, генерируемой электрическим полем в атмосфере. В
ю накопительной системе 100, показанной на фиг.2, по меньшей мере, одно накопительное устройство 130 может быть подвешено на системе опорных проводов 120, поддерживаемой столбами 110. Накопительное устройство 130 может содержать диод или накопительное волокно отдельно или комбинацию диода и накопительного волокна. Система опорных проводов 120 может быть
15 электрически подключена к нагрузке 150 соединительным проводом 140. Система опорных проводов 120 может иметь любую форму или структуру. Кроме того, проводящий провод 140 может состоять из одного провода или множественных проводов. Накопительное устройство 130 в форме волокна может содержать любой проводящий или непроводящий материал, включая углерод, графит, тефлон и
20 металл. В иллюстративном варианте осуществления, для накопления статического электричества используются углеродные или графитовые волокна. Система опорных проводов 120 и соединительный провод 140 могут быть выполнены из любого проводящего материала, в том числе алюминия или стали, предпочтительно, меди. К проводнику также можно добавить тефлон, в качестве не
25 ограничительных примеров провода с тефлоновой пропиткой, провода с тефлоновым покрытием или тефлоновых полосок, свисающих с провода. Проводящий провод 120, 140 и 200 может представлять собой оголенный провод или изолированный провод в порядке не ограничительного примера. Провода 120 и 140 также являются средством переноса энергии, накопленной накопительным
30 устройством 130.
Иллюстративный вариант осуществления накопительных волокон в качестве накопительного устройства 130 включает в себя графитовые или углеродные волокна. Графитовые и углеродные волокна, на микроскопическом уровне, могут иметь сотни тысяч заостренных концов. Атмосферное электричество может
35 притягиваться к этим остриям. Если атмосферное электричество может проходить по двум путям, один из которых пролегает по плоской поверхности, а другой - по
заостренной проводящей поверхности, электрический заряд будет притягиваться к заостренной проводящей поверхности. В общем случае, чем больше присутствует заостренных концов, тем больше энергии можно собрать. Поэтому углеродные или графитовые волокна являются примерами, которые демонстрируют 5 иллюстративную возможность накопления.
В, по меньшей мере, одном иллюстративном варианте осуществления, высота опорного провода 120 может быть важным фактором. Чем выше это накопительное устройство 130 над землей, тем выше напряжение между накопительным устройством 130 и заземлением. В ряде случаев электрическое
ю поле может составлять более 100 вольт на метр. Когда опорный провод 120 подвешен в воздухе на определенной высоте, сам по себе провод 120 будет накапливать очень малый заряд из внешнего напряжения. Когда накопительное устройство 130 подключено к опорному проводу 120, накопительное устройство 130 заряжается и переносит энергию на опорный провод 120.
15 Диод, не показанный на фиг.2, может быть подключен в нескольких местах в
накопительной системе 100. Диод представляет собой прибор, который ограничивает направление движения носителей заряда. Он позволяет электрическому току течь в одном направлении, но, по существу, блокирует его в противоположном направлении. Диод можно рассматривать как электрический
20 вариант обратного клапана. Диод можно использовать для предотвращения разряда накопленной энергии в атмосферу через вариант осуществления накопительного волокна накопительного устройства 130. Иллюстративный вариант осуществления накопительного устройства содержит диод без накопительного волокна. Однако предпочтительный вариант осуществления включает в себя диод в
25 точке соединения накопительного волокна с опорной системой 120, поэтому диод поднят над землей. Между накопительным устройством 130 и нагрузкой 150 можно использовать множественные диоды. Кроме того, согласно варианту осуществления с множественными волокнами, диоды препятствуют высвобождению энергии, которая может быть собрана через одно волокно, через другое волокно.
зо Накопительное устройство 130 может быть подключено и размещено
относительно системы опорных проводов 120 разнообразными средствами. Некоторые не ограничительные примеры представлены на фиг.2А-2С с использованием варианта осуществления накопительного волокна. На фиг.2А показан опорный провод 200 с соединительной деталью 210 для накопительного
35 устройства 130. Соединительная деталь 210 может быть выполнена из любого проводящего материала, который позволяет электричеству перетекать из
накопительного устройства 130 в опорный провод 200. Затем, согласно фиг.2, опорный провод 200 опорной системы 120 может быть электрически подключен через проводящий провод 140 к нагрузке 150. Совокупность диодов может находиться в любом положении на проводе опорной конструкции. 5 Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение диода в поднятом положении в точке соединения между вариантом осуществления накопительного волокна накопительного устройства 130 и соединительной деталью 210.
Аналогично на фиг.2В показано накопительное волокно 130, электрически
10 подключенное к опорному проводу 200 и также подключенное к опорной детали 230. Опорная деталь 230 может быть подключена к накопительному волокну 130 с другой стороны. Опорная деталь 230 устойчиво поддерживает волокно на двух концах, не позволяя ему двигаться свободно. Опорная деталь 230 может быть проводящей или непроводящей. Совокупность диодов может находиться в любом
15 положении на проводе опорной конструкции. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение диода в поднятом положении в точке соединения между накопительным волокном 130 и опорным проводом 200 или между волокном 130, опорной деталью 230 и опорным проводом 200.
На фиг.2С оказаны множественные накопительные волокна в конфигурации
20 беличьего колеса с верхней и нижней опорными деталями. Опорная конструкция 250 может быть подключена к проводу опорной конструкции 200 опорной деталью 240. Конструкция 250 имеет верхнюю часть 260 и нижнюю часть 270, и каждое из множественных накопительных волокон 130 подключено одним концом к верхней части 260 и другим концом к нижней части 270. Совокупность диодов может
25 находиться в любом положении на опорной конструкции 250. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение диода в поднятом положении в точке соединения между накопительным волокном 130 и опорным проводом 200.
На фиг.20 показан другой иллюстративный вариант осуществления опорной конструкции с опорными деталями 275 крестообразной формы, подключенными к
30 проводу опорной конструкции 200 в точке пересечения 278 с накопительными волокнами 130, подключенными между концами опорных деталей 275. Совокупность диодов может находиться в любом положении на опорной конструкции. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение диода в поднятом положении в точке соединения между накопительным волокном 130 и
35 опорным проводом 200.
На фиг.2Е показан еще один иллюстративный вариант осуществления опоры для накопительного волокна 130. Накопительное волокно 130 может быть подключено с одной стороны к опорной детали 285, которая может быть подключена к проводу опорной конструкции 200 в первом положении, и с другой 5 стороны к опорной детали 280, которая может быть подключена к проводу опорной конструкции 200 во втором месте на проводе опорной конструкции 200. Первое и второе места могут совпадать или быть разными местами, даже на разных опорных проводах. Совокупность диодов может находиться в любом положении на опорной конструкции. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает
ю размещение одного или нескольких диодов в поднятых положениях в точке(ах) соединения между накопительным волокном 130 и опорным проводом 200.
На фиг.2Р представлен еще один иллюстративный вариант осуществления опоры для накопительного волокна. Две опорные детали 290 могут поддерживать каждую сторону накопительного волокна и подключаться к опорному проводу 200 в
15 одной точке. Совокупность диодов может находиться в любом положении на опорной конструкции. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение диода в поднятом положении в точке соединения между накопительным волокном 130 и опорным проводом 200.
На фиг.2С показаны две опоры, представленные на фиг.2Р, благодаря чему,
20 по меньшей мере, две опорные детали 292, 294 могут быть подключены к проводу опорной конструкции 200 в нескольких местах, и накопительные волокна 130 могут быть подключены между концами опорных конструкций. Накопительные волокна 130 могут быть подключены между разными концами одной опорной конструкции и между множественными опорными конструкциями. Совокупность диодов может
25 находиться в любом положении на опорной конструкции. Предпочтительный вариант осуществления предусматривает размещение одного или нескольких диодов в поднятых положениях в точке(ах) соединения между накопительным волокном 130 и опорным проводом 200.
На фиг.З показана принципиальная схема накопительной схемы 300 для
зо сохранения энергии, собранной одним или несколькими накопительными устройствами (130 на фиг.2). Нагрузка 150 индуцирует ток. Диод 310 может быть электрически подключен последовательно между одним или несколькими накопительными устройствами (130 на фиг.2) и нагрузкой 150. Совокупность диодов может находиться в любом положении в схеме. Переключатель 330 может быть
35 электрически подключен между нагрузкой 150 и, по меньшей мере, одним накопительным устройством (130 на фиг.2) для подключения и отключения нагрузки.
Конденсатор 320 может быть подключен параллельно переключателю 330 и нагрузке 150 для сохранения энергии при разомкнутом переключателе 330 и для подачи тока на нагрузку 150 при замкнутом переключателе 330. Выпрямитель 340 может быть электрически подключен параллельно нагрузке 150, между приемным 5 концом переключателя 330 и землей. Выпрямитель 340 может быть двухполупериодным или однополупериодным выпрямителем. Выпрямитель 340 может включать в себя диод, электрически подключенный параллельно нагрузке 150, между приемным концом переключателя 330 и землей. Направление диода выпрямителя 340 является необязательным.
ю В иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг.4,
накопительная схема 400 сохраняет энергию из одного или нескольких накопительных устройств (130 на фиг.2) с помощью зарядного конденсатора 410. Если зарядный конденсатор 410 не используется, то заземление, показанное на конденсаторе 410, не требуется. Совокупность диодов может находиться в любом
15 положении в схеме. Диод 310 может быть электрически подключен последовательно между одним или несколькими накопительными устройствами (130 на фиг.2) и нагрузкой 150. Диод 440 может быть подключен последовательно с нагрузкой 150. Напряжение на конденсаторе 410 можно использовать для зарядки искрового разрядника 420, когда он достигает достаточного напряжения. Искровой
20 разрядник 420 может содержать один или несколько параллельно соединенных искровых разрядников. Не ограничительные примеры искрового разрядника 420 включают в себя ртутно-язычковые переключатели и смоченные ртутью язычковые переключатели. При зажигании искрового разрядника 420, энергия будет перетекать с одного конца искрового разрядника 420 на приемный конец искрового разрядника
25 420. Выход искрового разрядника 420 может быть последовательно электрически подключен к выпрямителю 450. Выпрямитель 450 может быть двухполупериодным или однополупериодным выпрямителем. Выпрямитель 450 может включать в себя диод, электрически подключенный параллельно трансформатору 430 и нагрузке 150, между приемным концом искрового разрядника 420 и землей. Направление
30 диода выпрямителя 450 является необязательным. Выход выпрямителя 450 подключен к трансформатору 430 для возбуждения нагрузки 150.
На фиг.5 казана схема 500 запуска мотора. Одно или несколько накопительных устройств (130 на фиг.2) электрически подключены к статическому электрическому мотору 510, который снабжает энергией генератор 520 для
35 возбуждения нагрузки 150. Совокупность диодов может находиться в любом
положении в схеме. Мотор 510 также может непосредственно подключаться к нагрузке 150 для непосредственного ее возбуждения.
На фиг.6 показана схема 600 для выработки водорода. Совокупность диодов может находиться в любом положении в схеме. Одно или несколько накопительных 5 устройств (130 на фиг.2) электрически подключены к первичному искровому разряднику 610, который может быть подключен ко вторичному искровому разряднику 640. Не ограничительные примеры искровых разрядников 610, 640 включают в себя ртутно-язычковые переключатели и смоченные ртутью язычковые переключатели. Вторичный искровой разрядник 640 может быть погружен в воду
10 630 в контейнере 620. Когда вторичный искровой разрядник 640, погруженный в воду 630, заряжается, он может порождать пузырьки водорода и кислорода, которые можно собирать для использования в качестве топлива.
На фиг.7 показана схема 700 для активации топливного элемента. Совокупность диодов может находиться в любом положении в схеме.
15 Накопительные устройства (130 на фиг.2) выдают энергию на топливный элемент 720, который возбуждает нагрузку 150. Топливный элемент 720 может вырабатывать водород и кислород.
На фиг.8 показана иллюстративная схема 800 для накопления энергии. Накопительная схема 800 сохраняет энергию из одного или нескольких
20 накопительных устройств (130 на фиг.2) с помощью зарядного конденсатора 810. Если зарядный конденсатор 810 не используется, то заземление, показанное на конденсаторе 810, не требуется. Совокупность диодов может находиться в любом положении в схеме. Напряжение на конденсаторе 810 можно использовать для зарядки искрового разрядника 820, когда он достигает достаточного напряжения.
25 Искровой разрядник 820 может содержать один или несколько параллельно или последовательно соединенных искровых разрядников. Не ограничительные примеры искрового разрядника 820 включают в себя ртутно-язычковые переключатели и смоченные ртутью язычковые переключатели. При зажигании искрового разрядника 820, энергия будет перетекать с одного конца искрового
30 разрядника 820 на приемный конец искрового разрядника 820. Выход искрового разрядника 820 может быть последовательно электрически подключен к выпрямителю 825. Выпрямитель 825 может быть двухполупериодным или однополупериодным выпрямителем. Выпрямитель 825 может включать в себя диод, электрически подключенный параллельно дросселю 830 и нагрузке 150, между
35 приемным концом искрового разрядника 820 и землей. Направление диода выпрямителя 825 является необязательным. Выход выпрямителя 825 подключен к
дросселю 830. Дроссель 830 может быть постоянным дросселем или переменным дросселем. Конденсатор 870 может быть подключен параллельно нагрузке 150.
На фиг.9 показана логическая блок-схема способа накопления энергии. В блоке 910 одно или несколько накопительных устройств могут быть подвешены на 5 проводе опорной конструкции. В блоке 920 нагрузка может быть электрически подключена к проводу опорной конструкции для съема тока. В блоке 930 диод может быть электрически подключен между проводом опорной конструкции и электрическим соединением с нагрузкой. В блоке 940 энергия, подаваемая на нагрузку, может сохраняться или иначе использоваться.
ю Фиг. 10 изображает цепь 1000 в качестве примера осуществления устройства
накопления энергии от двуполярного источника. Данная цепь может быть использована для накопления энергии атмосферного электричества, которая меняет свою полярность на обратную по отношению к земле. Было обнаружено, что такая смена полярности имеет место на Земле во время, например, ураганов и
15 неблагоприятных погодных условий, но также наблюдалась и при ясной погоде. Такая смена полярности может возникать и на других планетарных небесных телах, включая также Марс и Венеру. Полярность энергии на других планетах, в глубоком космосе или на других небесных телах может быть преимущественно отрицательной или преимущественно положительной. Накопительные волокна (130
20 на фиг. 2), которые могут содержать графен, силицен и/или другие подобные материалы, способны накапливать положительную энергию и/или отрицательную энергию, а цепь 1000 способна обрабатывать положительную и/или отрицательную энергию, формируя выходной сигнал, который всегда положителен. Цепь 1000 может накапливать энергию от одного или более накопительных устройств (130 на
25 фиг. 2). Накопительный конденсатор 1010 может быть использован для накопления заряда до тех пор, пока напряжение на искровом разряднике 1020 не достигнет напряжения искрового пробоя. Конденсатор 1010 является необязательным элементом.
В ряде мест цепи 1000 могут быть установлены несколько диодов.
зо Напряжение с конденсатора 1010 может быть использовано для заряда искрового разрядника 1020 до достаточного напряжения. Искровой разрядник 1020 может содержать один или более искровых промежутков, соединенных последовательно или параллельно. Примеры искрового разрядника 1020, которые не носят ограничительного характера, включают в себя ртутные герконы, ртутные
35 магнитоуправляемые контакты, искровые разрядники с открытым промежутком, и электронные ключи. Когда в искровом разряднике возникает дуга, энергия
передается от электрода-эмиттера искрового разрядника 1020 к принимающему электроду искрового разрядника. Выход искрового разрядника 1020 электрически соединен с анодом диода 1022 и катодом диода 1024. Катод диода 1022 электрически соединен с катодом диода 1026 и дросселем 1030. Дроссель 1030 5 может представлять собой катушку с постоянной индуктивностью или катушку с изменяемой индуктивностью. Анод диода 1026 электрически соединен с землей. Конденсатор 1028 электрически подключен между землей и точкой соединения катодов диодов 1022 и 1026. Дроссель 1035 электрически подключен между землей и анодом диода 1024. Дроссель 1035 может представлять собой катушку с 10 постоянной индуктивностью или катушку с изменяемой индуктивностью. Конденсатор 1070, анод диода 1026, дроссель 1035 и нагрузка 1050 электрически соединены с землей. Конденсатор 1070 может быть подключен параллельно нагрузке 1050.
На фиг. 11 и 12 изображены примеры осуществления транспортного
15 средства 1100, 1200, в котором используется электричество, причем в транспортном средстве используется система накопления энергии, раскрытая в настоящем изобретении. На фиг. 11 транспортное средство 1100 представлено в виде автомобиля, но это может быть любое средство передвижения, в котором используется электричество, включая автомобиль, поезд, мотоцикл, лодку, самолет,
20 планетоход, космический корабль и т.п. На фиг. 12 транспортное средство 1200 представлено в виде лунохода. На фиг. 11 и 12 несущая мачта 1110, 1210 электрически соединена с электрической системой транспортного средства 1100, 1200. Устройства 130 накопления энергии, которые могут содержать графен, силицен и/или другие подобные материалы, электрически соединены с несущей
25 мачтой 1110, 1210, и могут быть использованы для подачи энергии в электрические цепи транспортного средства. Примеры применения, не носящие ограничительного характера, включают в себя подзарядку аккумулятора, питание бортового генератора водорода и/или помощь в осуществлении этих операций. Устройства 130 накопления энергии могут быть также использованы для увеличения к.п.д.
зо привода, в котором используется электрическая энергия.
Фиг. 13 изображает пример осуществления системы 1200 накопления энергии, в которой диод 310 используется для развязки устройств 130 накопления энергии от искрового разрядника 1020 и нагрузки 150. Устройства 130 накопления энергии могут содержать графит, углеродные волокна, углерод-углеродные волокна,
35 графены, силицены и/или другие подобные материалы или их сочетания.
Фиг. 14 изображает пример осуществления системы 1400 накопления энергии, в которой скомбинировано множество систем накопления энергии, таких, какая показана на фиг. 13. Каждая ветвь, состоящая из устройств 130 накопления энергии, которые могут содержать графены, силицены и/или другие подобные 5 материалы, а также диод 310, соединена параллельно с другими ветвями, причем каждая ветвь электрически соединена со стволовым проводом 1410. Ветви могли бы также быть соединены последовательно. Стволовой провод 1410 электрически соединен с цепью накопления, которая может содержать нагрузку 150 и искровой разрядник 1020, соединенные по любой схеме, которая была рассмотрена выше.
ю Каждая ветвь может содержать одно или более устройств 130 накопления энергии, и по меньшей мере один диод, электрически подключенный между устройствами накопления энергии и цепью накопления энергии. Хотя в каждой ветви показаны три устройства 130 накопления энергии, может быть использовано любое число накапливающих устройств. Хотя изображены четыре ветви, может быть
15 использовано любое число ветвей.
Фиг. 15 представляет схему системы ветродвигателя с устройствами накопления энергии, которые могут содержать графен, силицен и/или другие подобные материалы в качестве примера осуществления. Ветродвигатель представляет собой устройство, питаемое энергией ветра в целях получения других
20 видов энергии. Это к примеру может быть ветряной двигатель, установленный на небольшой вышке, и используемый для перекачки воды на фермах. Современные ветряные двигатели, используемые для выработки электроэнергии, более правильно называть ветряными энергетическими установками. Обычными применениями ветродвигателей являются размол зерна, перекачка воды,
25 обмолачивание, лесопилка. За многие годы своего существования ветряные мельницы эволюционировали и превратились в более сложные, и эффективные водяные насосы и электрогенераторы, питаемые энергией ветра. В примере осуществления, как показано на фиг. 15, вышка 1500 ветродвигателя подходящей высоты или ветроколесо 1520 вышки 1500 могут быть оснащены волокнами 1530,
зо 1540 накопления энергии (накопительными волокнами), которые в качестве примера осуществления могут содержать графен, силицен и/или иные подобные материалы. Накопительные волокна 1530, 1540 могут вращать ветродвигатель 1500, активно вырабатывая энергию, даже когда нет достаточного ветра для вращения ветроколеса 1520. В периоды времени, когда отсутствует достаточный ветер для
35 вращения ветроколес 1520, накопительные волокна 1530, 1540 могут вносить добавку/увеличивать энергию, которую вырабатывает ветродвигатель.
Ветродвигатель представляет собой двигатель, приводимый в действие энергией ветра в целях получения других видов энергии. Это к примеру может быть ветряной двигатель, установленный на небольшой вышке, и используемый для насосной подачи воды на фермах. Современные ветряные двигатели, 5 используемые для выработки электроэнергии, более правильно называть ветряными энергетическими установками. Обычными применениями ветродвигателей являются размол зерна, перекачка воды, обмолачивание, лесопилка. За многие годы своего существования ветряные мельницы эволюционировали и превратились в более сложные, и эффективные водяные
ю насосы и электрогенераторы, приводимые в действие энергией ветра. В примере варианта осуществления, показанном на фиг. 15, вышка 1510 подходящей высоты и/или ветроколесо 1520 вышки 1510 могут быть оснащены накопительными волокнами 1530, 1540. Накопительные волокна 1530, 1540 могут вращать ветродвигатель 1500, активно вырабатывая энергию, даже когда нет достаточного
15 ветра для вращения ветроколеса 1520. В периоды времени, когда отсутствует достаточный ветер для вращения ветроколес 1520, накопительные волокна 1530, 1540 могут вносить добавку/увеличивать энергию, которую вырабатывает ветродвигатель.
Ветродвигатель 1500, надлежащим образом оснащенный устройствами 1530,
20 1 540 накопления ионов, например, помимо других возможных, волокнами с графеном, силиценом и/или с другими подобными материалами, может вырабатывать электроэнергию: 1) благодаря размещению волокон на высоте для накопления ионов, и 2) когда ветроколесо вращается, благодаря ветру, обдувающему волокна, вырабатывающие электричество, помимо других причин, за
25 счет трибоэлектрического эффекта (кстати, трибоэлектрический эффект также может существовать и вырабатывать электричество при ветре слишком слабом, чтобы вращать ветроколесо).
Существуют по меньшей мере два способа, какими устройства накопления энергии могут быть использованы на ветровом колесе или в ветровом колесе
зо ветродвигателя для накопления энергии. Ветровое колесо 1520 может быть оснащено накопительными устройствами 1430, 1540, которые прикреплены к ветроколесу, или поддерживаются ветроколесом при помощи проводников (или металла, внедренного в ветровое колесо или нанесенного на ветровое колесо 1520), которые электрически соединяют накопительные устройства 1530, 1540,
35 которые могут содержать графен, силицен и/или другие подобные материалы, с нагрузкой или цепью (схемой) преобразования энергии. Может существовать
требование электрической развязки (изоляции) накопительных устройств 1530, 1540, которые добавлены к ветроколесу 1520, от электрической земли, так чтобы накапливаемая энергия не уходила накоротко в землю через само ветроколесо 1520 или через опорную вышку 1510, а передавалась в нагрузку или в схему 5 преобразования энергии. Накопительные устройства могут быть присоединены к концам лопастей ветроколеса 1520, как накопительные волокна 1530. С другой стороны, накопительные устройства могут быть присоединены к боковым сторонам лопастей ветроколеса 1520, как накопительные волокна 1540.
В ином варианте ветроколесо 1520 может быть выполнено из углеродного
ю волокна или другого подходящего материала с проводниками (или может быть использован металл конструкции, поддерживающей ветроколесо 1520), которые электрически соединены с нагрузкой или цепью преобразования энергии. В случае, если ветроколесо 1520 само выполнено из углеродного волокна, то волокно, например, может быть в определенных зонах, "грубо обработанным", так что
15 волокно имеет "щетинистую" структуру поверхности. Например, небольшие участки волокна могут выдаваться в воздух, как средство увеличения эффективности накопления энергии. "Щетинистые" участки накопительных волокон 1530, 1540 могут вносить большой вклад в накопление электричества. Может существовать требование электрической изоляции (развязки) ветроколеса 1520 из углеродного
20 волокна от электрической земли, так чтобы энергия, которую ветроколесо собирает, не уходила накоротко в землю через металлическую несущую вышку 1510, а передавалась в нагрузку или в цепь преобразования энергии. Чтобы предотвратить обратное течение энергии, в цепи могут быть установлены диоды, хотя в некоторых случаях применения диоды могут быть и необязательны.
25 Согласно другому варианту осуществления, ветродвигатель 1500 может быть
использован в качестве основы для крепления более высокой надстройки вышки, предназначенной для поддержания накопительных устройств, или горизонтальных опор, которые отходят от вышки 1510, и предназначены для поддержания устройств накопления энергии. Электрическую энергию можно генерировать путем накопления
зо ионов за счет высоты, а также за счет бриза или ветра, который обдувает накопительные устройства, поддерживаемые вышкой 1510.
Согласно вариантам осуществления, иным по сравнению с ветродвигателем 1500, другие примеры (не носящие ограничительного характера) опорных конструкций включают: воздушные суда, дроны, дирижабли, воздушные шары,
35 воздушные змеи, искусственные спутники, автомобили, лодки, грузовые транспортные средства (включая автомобили и иные средства колесного
транспорта), поезда, мотоциклы, велосипеды, скейтборды, мотороллеры, аппараты на воздушной подушке (автомобили и транспортные средства любого вида), рекламные щиты, вышки сотовой связи, вышки радиосвязи, вышки для видеокамер, флагштоки, вышки любого вида, включая телескопические, осветительные столбы, 5 столбы для линий связи и электропередач, водонапорные башни, здания, небоскребы, большие цирки, крыши, панели солнечных батарей, и все неподвижные и передвижные конструкции высотой более 1 дюйма (0,0254 м) над землей или уровнем моря.
Примерами опорных конструкций могут также служить сотовые телефоны и
ю другие электронные устройства и их корпуса, включая корпуса, содержащие перезаряжаемые батареи. Например, пользователь может положить свой сотовый телефон или иное электронное устройство или батарейный отсек на наружный подоконник высокого здания, чтобы способствовать заряду батарей. Другие примеры опорных конструкций (структур) могут включать в себя космические
15 станции, лунные и марсианские структуры, ракеты, планетоходы и дроны, включая роботов и объекты с искусственным интеллектом.
При некоторых условиях на высоте около 1,8 м в окружающем пространстве может быть обнаружено напряжение 180-400 В при слабом токе. С развитием нового поколения слаботочных устройств, шляпа, содержащая накапливающий
20 ионы материал, может обеспечивать накапливаемый за время достаточный заряд или дополнительный заряд, который поможет питать слаботочные устройства, такие как сотовые телефоны будущего, сигнализаторы местоположения, GPS, аудио устройства, интеллектуальные очки и т.п. Одежда также может быть причислена к примерам опорных конструкций. Трение накапливающего ионы материала (помимо
25 других возможных, например, углерода, графита, силицена и графена) о материалы другой природы, например, шерсть, полиэстер, хлопок и т.п, какие используются в одежде, может при взаимном трении вызывать появление напряжения. Кроме того, было показано, что ветер, обдувающий накапливающий ионы материал, создает напряжение даже при малой высоте. В качестве дополнительного примера
зо осуществления изобретения, внедрение накапливающих устройств в автомобильные шины (например, в виде определенного узора) может создавать напряжение, которое может быть использовано.
Любые описания процессов в виде блоков на логических блок-схемах следует рассматривать как представление в виде модулей, сегментов или участков
35 кода, которые включают в себя одну или несколько исполняемых инструкций для реализации конкретных логических функций или этапов процесса, и альтернативные
реализации включены в объем предпочтительного варианта осуществления настоящего раскрытия, в котором функции могут выполняться в другом порядке, отличном от показанного и описанного, в том числе, по существу, одновременно или в обратном порядке, в зависимости от предусмотренных функций, что понятно специалистам в данной области из настоящего раскрытия.
Следует обратить внимание на то, что вышеописанные варианты осуществления настоящего раскрытия, в частности, любые "предпочтительные" варианты осуществления, являются лишь возможными примерами реализаций, представленными лишь для пояснения принципов раскрытия. Вышеописанные варианты осуществления допускают многочисленные вариации и модификации раскрытия, не выходящие существенно за рамки сущности и принципов раскрытия. Все подобные модификации и вариации подлежат включению в объем этого раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ накопления энергии, содержащий этапы, на которых:
5 подвешивают по меньшей мере одно накопительное устройство, причем при
работе микроскопические точки поперечного сечения накопительного устройства открыты окружающему пространству с опорной конструкции, при этом указанное по меньшей мере одно накопительное устройство электрически соединено с опорной конструкцией, включающей по меньшей мере одно из следующих устройств:
ю воздушное судно, дрон, дирижабль, воздушный шар, воздушный змей, искусственный спутник, поезд, мотоцикл, велосипед, скейтборд, мотороллер, аппарат на воздушной подушке, электронное устройство, корпус электронного устройства, рекламный щит, вышку сотовой связи, вышку радиосвязи, вышку для видеокамер, флагшток, телескопическую вышку, осветительный столб, столб для
15 линий связи и электропередач, водонапорную башню, здание, небоскреб, большой цирк, крышу, панель солнечных батарей, а также неподвижную и передвижную конструкцию высотой более 0,0254 м над землей или уровнем моря, и
обеспечивают нагрузку, имеющую электрическое соединение с указанным по меньшей мере одним накопительным устройством с целью потребления тока.
20 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что накопительное устройство
выполнено с возможностью накопления энергии за счет трибоэлектрического эффекта.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что накопительное устройство
содержит накопительное волокно.
25 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что накопительное устройство
содержит диод и накопительное волокно, причем диод электрически подключают между накопительным волокном и нагрузкой.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап на
котором сохраняют энергию, подаваемую на нагрузку,
зо 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при сохранении энергии,
подаваемой на нагрузку, сохраняют энергию в конденсаторе или дросселе.
7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что накопительное волокно содержит по меньшей мере один из следующих материалов: углерод, графит, силицен и графен.
35 8. Система накопления энергии, содержащая
опорную конструкцию, включающую по меньшей мере одно из следующих устройств: воздушное судно, дрон, дирижабль, воздушный шар, воздушный змей, искусственный спутник, поезд, мотоцикл, велосипед, скейтборд, мотороллер, аппарат на воздушной подушке, электронное устройство, корпус электронного 5 устройства, рекламный щит, вышку сотовой связи, вышку радиосвязи, вышку для видеокамер, флагшток, телескопическую вышку, осветительный столб, столб для линий связи и электропередач, водонапорную башню, здание, небоскреб, большой цирк, крышу, панель солнечных батарей, а также неподвижную и передвижную конструкцию высотой более 0,0254 мм над землей или уровнем моря,
ю по меньшей мере одно накопительное устройство, причем при работе
микроскопические точки поперечного сечения накопительного устройства открыты окружающему пространству, электрически соединенное с опорной конструкцией, и
нагрузку, электрически присоединенную к указанному по меньшей мере одному накопительному устройству.
15 9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что накопительное устройство
выполнено с возможностью накопления энергии за счет трибоэлектрического эффекта.
10. Система по п. 8, отличающаяся тем, что накопительное устройство
содержит накопительное волокно.
20 11. Система по п. 8, отличающаяся тем, что накопительное устройство
содержит диод и накопительное волокно, причем диод электрически подключен между накопительным волокном и нагрузкой.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что диод поднят относительно уровня земли.
25 13. Система по п. 10, отличающаяся тем, что что накопительное волокно
содержит по меньшей мере один из следующих материалов: углерод, графит, силицен и графен.
14. Система по п. 8, отличающаяся тем, что содержит диод, электрически
подключенный между указанным по меньшей мере одним накопительным
зо устройством и опорной конструкцией.
15, Система по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит
переключатель, подключенный последовательно между указанным по
меньшей мере одним накопительным устройством и нагрузкой, и
конденсатор, подключенный параллельно переключателю и нагрузке.
35 16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что переключатель содержит
прерыватель, подключенный между по меньшей мере одним накопительным
устройством и нагрузкой, причем указанный прерыватель содержит по меньшей мере одно из следующих устройств: люминесцентную трубку, неоновую лампу, лампу переменного тока, искровой разрядник.
17. Система по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит:
5 мотор для подачи энергии, соединенный между указанным по меньшей мере
одним накопительным устройством и нагрузкой, и генератор, приводимый в действие мотором.
18. Система по п. 8, отличающаяся тем, что дополнительно содержит топливный элемент между опорной конструкцией и нагрузкой.
ю 19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что указанный топливный элемент
выполнен с возможностью выработки водорода и кислорода. 20. Система накопления энергии, содержащая
средство подвешивания по меньшей мере одного накопительного устройства, причем при работе микроскопические точки поперечного сечения
15 накопительного устройства открыты окружающему пространству, при этом указанное по меньшей мере одно накопительное устройство электрически соединено со средством подвешивания, а указанное средство подвешивания включает по меньшей мере одно из следующих устройств: воздушное судно, дрон, дирижабль, воздушный шар, воздушный змей, искусственный спутник, поезд,
20 мотоцикл, велосипед, скейтборд, мотороллер, аппарат на воздушной подушке, электронное устройство, корпус электронного устройства, рекламный щит, вышку сотовой связи, вышку радиосвязи, вышку для видеокамер, флагшток, телескопическую вышку, осветительный столб, столб для линий связи и электропередач, водонапорную башню, здание, небоскреб, большой цирк, крышу,
25 панель солнечных батарей, а также неподвижную и передвижную конструкцию высотой более 0,0254 м над землей или уровнем моря,
средство, индуцирующее ток, причем средство, индуцирующее ток, электрически соединено со средством подвешивания, и
средство ограничения обратного движения носителей заряда, причем
зо средство ограничения обратного движения носителей заряда электрически подключено между указанным по меньшей мере одним накопительным устройством и средством, индуцирующим ток.
230
210 130 130
200
ФИГ 2А
200
ФИГ. 2 В
ФИГ. 2Е
130
ФИГ 2G
накопителей
810*
820 825 830
150
870
ФИГ. 8
910
920
930.
940.
Подвесить накопительное волокно на проводе опорной конструкции
Подключить нагрузку к проводу опорной конструкции
Подключить диод между проводом опорной конструкции и нагрузкой
Сохранить энергию, подаваемую на нагрузку
ФИГ. 9
1000
1020
накопителей
024
101
1028
•1035
ФИГ. 10
ФИГ. и
ФИГ. 12
ФИГ. 13
1400
130(a) 130(b) 130(c) 130(d)
310(a)
310(b)
310(c)
310(d)
1410
ФЖ /4
1020
150-
ФИГ. 15
(19)
ФИГ. 1
ФИГ. 1
ФИГ. 2
ФИГ. 2