Описание проекта
"Разработка системы-пьезоэлементов для подзарядки аккумуляторов в железнодорожной системе".
Данный проект наша команда разработала и решила реализовать в связи с тем, что при изучении железнодорожной системы, мы обратили внимание на то, что есть механизмы сильно отдаленные от населенных пунктов, и расспросив людей которые работаю в данной сфере, как они доставляют энергию, для данных механизмов, мы поняли, что за место периодической замены аккумуляторов можно разработать систему которая сможет преобразовать вибрации проезжающих поездов и ж/д составов, в электричество, тем самым решая данную задачу.
После того как команда определилась с темой проекты, мы поставили перед собой следующие задачи и цели:
1) Смоделировать математическую модель, получить опытные данные с применением разных образцов пьезоэлементов;
2) Вывести зависимость от физических размеров и значением получаемой энергии;
3) Разработать рабочий тестовый образец, установки.
Образцом для чего будет применяться наш проект, это рельсосмазыватель или подобные маломощные системы, где важна автономность электрических устройств.
Так же нашей командой была определена новизна проекта: состоит в том, что в ходе работы будет проведен поиск оптимальной пассивной схемы преобразования энергии, и наилучшие показатели пьезоэлемента из имеющихся в наличии образцов, а так же рассмотрены области применения данной идеи.
Таким образом разработка позволит сделать автономными системы где экономически не выгодно проводить электрические сети для маломощных систем, например тот же самый рельсомазыватель.
На данный момент на примере рельсосмазывателя, сложилась ситуация, что заряжать или вовсе периодически на автономной основе делать подзарядку нет возможности, из-за этого у команды появилось желание разработать и изучить вопрос по видам генерации энергии и их процессам, так мы пришли к тому, что пьезоэлементы, в качестве генератора подходят лучше всего для данной отрасли.
Так же нами били рассмотрены аналоги, так готовые генераторы преобразующие вибрацию в электрическую энергию, без пассивных схем преобразования нет, и в большинстве случаев используют вовсе по несколько сотен пьезоэлементов.
Мы же хотим провести исследование применяя один элемент, для последующих задач.
А именно упрощение счета необходимого количества элементов, для нормальной работы какой либо маломощной системы, в доли от населенного пункта или в качестве генератора, и заряда аккумуляторной батареи для бесперебойной работы систем питающихся от аккумуляторных батарей и их аналогов. Так нами были основные технические параметры по которым мы сможем рассчитать необходимое количество пьезоэлементов для подзарядки и питания электрических систем.
Основными характеристиками, которые будут характеризовать нашу разработку являются:
1) Вырабатываемая энергия;
2) Напряжение;
3) Сила тока;
4)Активная и полная мощности;
И значение данных показателей при таких режимах работы как: режим холостого хода, работа под нагрузкой и при коротком замыкание.
Так же разработка планируется бить малогабаритной и высоконадежной.
Надежность на прямую будет зависеть от качества пьезоэлемента. При работе будет создана диаграмма зависимости размеров пьезоэлемента и начальной мощностью разработки.
Конструктивные требования (включая технологические требования, требования по надежности, эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту, хранению, упаковке, маркировке и транспортировке): На данный момент прибор рассчитывается выполнить в качестве наглядного образца и в то же время опытного образца.
По этому он не будет иметь привычного закрытого корпуса и корпуса как такого. Прибор будет представляет из себя пластину из органического стекла, на которой будут установлены приборы, для визуализации получаемой энергии и ее преобразование.
На данной же платформе наглядно собрана электрическая пассивная схема для объяснения принципа работы. На ней же планируется разметить систему для имитации вибраций, которую можно будет регулировать по частоте вибраций и силе прилагаемой на пьезоэлемент.
Определенной схемы преобразования получаемой энергии на данный момент отсуцтвует, так как в ходе исследований будет подобрана самая оптимальная и эффективная, по результату она будет описана в конечном описание принципа работы прибора.
Так же все наиболее эффективные решения в данном приборе будут описаны и применены в дальнейшем производстве при появлении спроса на данную разработку.
Конечный вид разработка приобретет по окончанию исследований и обработке полученных результатов, в виде 3D модели.
Аппаратов решающих схожие задачи не много, вот некоторое количество ссылок на похожие идеи и название некоторых статей:
1) https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-eksperimentalnoy-ustanovki-i-issledovanie-rabochih-rezhimov-vibratsionnogo-mikrogeneratora-avtonomnoy-sistemy
2) «Точная методика для определения эффективности накопления энергии с помощью пьезоэлементов» (Уорнль, Ф. Точная методика для определения эффективности накопления энергии с помощью пьезоэлементов / Ф. Уорнль, С. Грейнджер, А. Кутузов // Вестник Тамбовского государственного технического университета. — 2006. — № 1. — С. 46–54. — ISSN 0136–5835. — Текст: электронный// Лань : электронно-библиотечная система.
3) Армян Е.В., Ахмедов И.А., Егоров А.О. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
4) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=40585216
5) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42670856
6) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37832604
7) https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48163539
8) https://www.elibrary.ru/download/elibrary_38089461_58557870.pdfПлан коммерциализации проекта: 1) Разработка экспериментальных образцов.
2) Доработка образцов до коммерческого использования.
3) Глубинные маркетинговые исследования.
4) Подача заявки на конкурс "Студенческий стартап".
5) Регистрация юридического лица.
6) Масштабирование производства.
7) Так же участие в различных конкурсах и выставках, для привлечения дополнительных ресурсов.
