01.02.2015

Энергетический сборщик преобразует в электричество колебания железнодорожных путей

Стук колес поезда по стыкам рельс воспет поэтами. Характерный перестук, толчки и болтанка считается непременным атрибутом путешествий по железной дороге. Не будем спорить, можно ли обойтись в принципе без этих железнодорожных дополнений, но задумаемся, что представляют все эти артефакты по сути? Все просто. Колебания рельс и вагонов не что иное, как побочные формы механического движения, на которые тратится полезная энергия, сообщает Gizmag.

Если нельзя от них избавиться, то, может быть, удастся получить пользу? Как следует из результатов работы ученых из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни Брук, это вполне посильная задача. Исследователями разработано и запатентовано устройство, способное преобразовывать колебания железнодорожных рельсов в электрическую энергию.

Двигаясь по рельсам, колеса состава давят на них и вызывают вертикальные колебательные перемещения. Ученые создали энергетический сборщик, который, используя нерегулярное движение рельс, способен генерировать достаточно энергии для работы железнодорожного оборудования, такого как переключатели стрелок, системы контроля и световой индикации.

Подобные устройства эффективны для сбора энергии в случае регулярного однонаправленного движения, в то время как рельсы колеблются вверх и вниз. Сборщик, разработанный коллективом исследователей Университета Стоуни Брук, способен преобразовывать колебательные вибрации железнодорожного пути в регулируемое однонаправленное вращательное движение, подобно тому, как выпрямитель делает из переменного тока постоянный. В списке авторов изобретения профессор кафедры механики Лэй Цзо (Lei Zuo), аспиранты Гопинат Редди Пенамали (Gopinath Reddy Penamalli), Тэн Лин (Teng Lin) и Джон Ван (John Wang).

«У США самые протяженные железнодорожные пути в мире, около 140700 миль, которые часто развернуты в отдаленных районах», - говорит профессор Цзо. «Очень важно, но и очень дорого обеспечивать питанием отдаленную электрическую инфраструктуру, такую как сигнальные огни, стрелки и датчики контроля. Наше изобретение может получить 200 Ватт электрической энергии от перемещений железнодорожного пути и питать периферийные электрические устройства».

По словам профессора Цзо, их технология устраняет основную проблему вибрации, преобразуя ее в однонаправленное вращение, что определяет высокую надежность и эффективность сборщика энергии. Маховик, используемый в устройстве, обеспечивает относительно постоянную скорость вращения, снижая механические нагрузки и способствуя повышению надежности. Стендовые испытания прототипа, проведенные учеными, выявили, что КПД преобразования энергии составляет от 55 до 72%.

Профессор Лэй Цзо считает, что внедрение их изобретения может сэкономить десятки миллионов долларов, расходуемых на питание периферийных станционных устройств, и одновременно снизить выбросы углекислого газа на 3000 тонн ежегодно.

Изобретение ученых из Стоуни Брук отмечено наградой «Лучшее устройство для сборки энергии» на 3-й конференции Сбор энергии и беспроводные сенсорные сети (Energy Harvesting and Wireless Sensor Networks USA).

Алексей Норкин

Источники:

1. facepla.net