УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕЧЕНИЯ РЕК В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ Российский патент 1994 года по МПК F03B9/00 

Изобретение относится к устройствам, преобразующим энергию течения жидкости, в частности к лопастным устройствам, преобразующим энергию течения реки в механическую энергию.

Известен ряд лопастных устройств преобразования энергии рек в механическую энергию.

Например, устройство, описанное в изобретении Великобритании N 2131490, кл. F 03 D 5/02, 1984, состоящее из трех роликов, на которые надет бесконечный привод с лопастями. Оси роликов установлены вертикально, привод работает погруженным полностью под воду в горизонтальном положении. Третий ролик предназначен для обеспечения работы устройства при течении воды (воздуха) с любой стороны относительно устройства.

Устройство имеет существенные недостатки:
большие потери энергии на перемещение лопастей в исходное (начальное) положение против течения среды;
лопасти работают под углом к потоку, что приводит к снижению нагрузки напора среды на лопасти и снижению эффективности работы устройства;
все три ветви привода нагружаются потоком среды, создавая дополнительное сопротивление его полезным силам, вращающим привод на роликах;
сложное подводное обслуживание устройства и его монтаж.

Устройство, описанное в изобретении СССР N 18326, кл. F 03 B 9/00, 1928, состоит из трех роликов, которые огибает гибкий привод с лопастями, установлено на двух роликах одной стороны треугольной конструкции в углублении реки или желобе с целью снижения напора потока среды на лопасти и привод, двигающиеся против течения в исходное положение. Третий, верхний ролик установлен с целью вывода рабочей части привода (две стороны треугольника) в открытый поток среды из углубления или желоба.

Устройство имеет те же недостатки, что и устройство N 2132490.

Кроме того, углубление в дне реки будет заливаться, заполняться донными отложениями и устройство выйдет из строя.

При большой длине желоба, что необходимо для получения значительных энергий, желоб превратится в часть русла реки и перестанет защищать горизонтальную часть привода с лопастями от напора течения среды.

Оба устройства низкоэффективны или неработоспособны.

В качестве прототипа авторами выбрано устройство [1].

Сущность устройства состоит в следующем.

На бесконечном гибком приводе, выполненном в виде двух параллельных нитей, закреплены вертикально плавающие лопасти. Каждая нить надета на двух роликах, закрепленных на осях над зеркалом воды. Лопасти закреплены с возможностью поворота на 90^о вокруг своей оси в сторону против течения реки.

К достоинствам этого устройства можно отнести то, что устройство работает в двух средах: вода и воздух. Плотная среда движет устройство, а в воздухе, в условиях малого сопротивления, проводится возвращение лопастей в исходное рабочее положение при минимальных затратах энергии. Лопасти при этом уложены на приводе горизонтально. Они самостоятельно удерживаются на воде в плавающем состоянии.

Устройство в целом удобно для эксплуатации. Однако и оно имеет существенные недостатки, препятствующие промышленному применению его.

Устройство для промышленного преобразования энергии течения реки в механическую и электрическую энергию должно иметь большую длину, исчисляемую сотнями метров. При такой длине и значительном весе погонного метра привода верхняя часть привода, движущаяся в воздухе, провиснет и сцепится с нижней частью привода, двигающегося по поверхности воды. Устройство остановится или выйдет из строя.

Кроме того, низкое расположение вала над зеркалом воды не позволяет напрямую, без дополнительных потерь энергии, подключать электрический генератор.

Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков прототипа, препятствующих использованию его в промышленных целях.

С этой целью авторы предлагают верхнюю часть гибкого привода прототипа навесить на дополнительных роликах (3,4,5 чертеж) с тем, чтобы она двигалась полностью в воздухе, не касаясь зеркала воды и волн, независимо от длины привода устройства.

Один из дополнительных (верхних) роликов 3 предлагается выполнить в виде шестерни, ось которой является валом для передачи энергии устройства напрямую электрическому генератору.

Размер шестерни предлагается подбирать таким, чтобы число оборотов вала было согласовано с числом оборотов электрического генератора, т.е. 60-120 об/мин.

На чертеже схематически изображено устройство.

Позициями 1, 2 обозначены основные рабочие ролики, 3,4,5 - дополнительные ролики, 6 - гибкий привод, 7 - вертикально плавающая лопасть, 8 - гибкая тяга лопасти.

Предлагаемое техническое решение
устраняет препятствие промышленного использования прототипа - встречное сцепление верхней и нижней частей привода устройства;
увеличивает мощность устройства, позволяя увеличивать его длину;
увеличивает надежность устройства за счет снижения усиления натяжения гибкого привода в воздухе под действием собственного веса;
увеличивает КПД устройства за счет транспортировки верхней части привода в воздухе, не касаясь встречного потока воды.

Оценки авторов показывают, что при длине устройства 100 м, ширине лопастей 10 м, скорости реки 3,5 км/ч можно получить 1 МВт мощности. На одном участке полноводной равнинной реки можно создать электростанцию в сотни мегаВатт мощности без нарушения экологии и ее хозяйственной деятельности.

Сеть таких электростанций, размещенных вдоль реки, может обеспечить энергией большой промышленный регион. При этом будут исключены потери электроэнергии, которые имеют место при передаче ее на большие расстояния, и затраты на сооружение дорогостоящих высоковольтных линий.

Сущность изобретения: бесконечный, состоящий из не менее двух параллельных частей гибкий привод с лопастями охватывает ролики с осями. Ролики установлены над зеркалом воды. Лопасти выполнены в виде вертикальных полотен, установленных на гибком приводе с возможностью поворота на 90°. Дополнительные ролики установлены для поддержания верхней части привода в воздухе, один из которых выполнен в виде шестерни, установленной выше основных роликов с охватом гибким приводом, вал служит ее осью. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ТЕЧЕНИЯ РЕК В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ, содержащее бесконечный, состоящий из не менее двух параллельных частей гибкий привод с лопастями, охватывающий ролики с осями, установленные над зеркалом воды, и вал с системой шестерен, причем лопасти выполнены в виде вертикальных полотен, установленных на гибком приводе с возможностью поворота на 90^o, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными роликами для поддержания верхней части привода в воздухе, один из которых выполнен в виде шестерни, установленной выше основных роликов с охватом гибким приводом, а вал служит ее осью.