ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК F03D3/00 

Изобретение относится к области использования возобновляющихся источников энергии, а именно ветровой и гидроэнергии, и преобразования их в другие виды, преимущественно в электрическую энергию.

Известна ветроэнергетическая установка с использованием основного рабочего элемента в виде паруса, установленного на платформе, а платформы соединены, в свою очередь, в состав, начало и конец которого соединены вместе, то есть образуют кольцо. Состав устанавливается на соответствующий размерам платформ круговой путь. Парус имеет наибольший коэффициент использования ветровой энергии. Мощность, развиваемая установкой, отбирается от вала колес платформы [1].

Недостаток указанной ветроэнергетической установки заключается в механической (ручной) первоначальной установке ориентации паруса в зависимости от направления ветра и ручной корректировки его положения при изменении направления ветра. Кроме того, ориентация паруса меняется синхронно на всем протяжении времени прохода платформы по кольцевому пути. За это время парус делает полуоборот (180°) вокруг своей оси (стойки). Такое изменение ориентации лопасти (паруса) на подавляющем отрезке прохождения платформы по кольцевому пути не обеспечивает эффективного отбора энергии ветра.

Известен также ветродвигатель, который по своим конструктивным признакам может быть указан в качестве прототипа предлагаемого преобразователя энергии [2].

Прототип содержит круговую дорогу, платформу, стойку, лопасть, флюгер, узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти.

Платформы вращаются вокруг вертикального центрального вала, от которого движение передается электрогенератору или водяному насосу.

К недостаткам прототипа относится сложность конструкции узла изменения ориентации и фиксации лопасти, что затрудняет его применение. Кроме того, конструкция прототипа не позволяет использовать ее в гидродвигателях.

Технический результат заключается в значительном повышении мощности и чувствительности к слабым потокам, упрощении конструкции преобразователя и расширении области его применения в гидроэнергетических установках.

Указанный результат достигается применением новой конструкции преобразователя энергии (ветродвигателя или гидродвигателя) с использованием основных рабочих элементов в виде плоских вертикальных лопастей (парусов), установленных на платформах, а платформы вращаются вокруг центрального вертикального вала. Мощность, развиваемая установкой, отбирается от центрального вала преобразователя энергии.

Наличие относительно большого количества платформ позволяет значительно удешевить всю конструкцию, т.к. при этом используются однотипные детали. Большая суммарная масса платформ защищает конструкцию от резких порывов ветра и стабилизирует скорость вращения платформ.

При маломощных преобразователях (1-5 кВт) платформы соединены между собой неподвижно и вокруг вертикального выходного вала, установленного на стойке.

При мощности ветродвигателя 5-15 кВт платформы могут быть выполнены в виде тележек на обычных резиновых колесах с воздушным наполнением. Платформы с помощью сцепок и плоских шарниров соединяются в замкнутую цепь и с помощью рычагов скрепляются с центральным валом, от которого отбирается мощность, развиваемая преобразователем (ветродвигателем или гидродвигателем). При таком соединении платформ с центральным колесом число колес может быть сокращено до двух или даже до одного. Они устанавливаются одно за другим по направлению движения платформы, аналогично велосипедным. Наиболее выгодно, когда центральный вал через мультипликатор подключается непосредственно к электрогенератору (или к насосу).

Мощность такого ветродвигателя (или гидродвигателя) будет зависеть от мощности, развиваемой единичной платформой, и количества соединенных между собой платформ и практически не ограничена в пределах экономической целесообразности.

Преобразователь энергии текучей среды содержит неподвижную стойку с выходным валом, платформы с плоскими лопастями, в корневой части которых установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей. Платформы закреплены неподвижно вокруг выходного вала и содержат дополнительно центральную, периферийные звездочки и цепь. При этом периферийные звездочки установлены на узлах изменения ориентации и фиксации положения лопастей и через цепь кинематически связаны с центральной звездочкой, установленной на неподвижной стойке с возможностью поворота и фиксации углового положения.

Преобразователь энергии среды содержит указатель течения среды (флюгер), который устанавливается на неподвижной стойке с возможностью свободного вращения, и неподвижно связан с центральной звездочкой.

Преобразователь энергии текучей среды содержит дополнительно кинематически связанные второй вертикальный вал, второй ярус вертикальных плоских лопастей, а также первые и вторые обгонные муфты и ведущие шестерни, кинематически связанные через ведомую шестерню с электрогенератором (насосом). При этом ступицы первой и второй обгонных муфт неподвижно соединены с первым и вторым валами, а обоймы их - с шестернями соответственно.

Преобразователь энергии подвешен на горизонтальной балке лопастями вниз. Каждый узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит дополнительную звездочку. При этом все звездочки платформ цепью связаны с центральной звездой, установленной на неподвижной оси вращения выходного вала и связанной неподвижно с указателем и фиксатором угла поворота.

При этом узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит фланец с кулачками, опорные подшипники, верхнюю и нижнюю полумуфты сцепные, кинематически связанные первую, вторую внутренние звездочки, верхнюю и нижнюю сегментные звездочки, внутреннюю цепь, фланец сцепления, вторую пружину, а также внешнюю звездочку и связанное с ней неподвижно нижнее коромысло. Коромысло установлено на оси с возможностью свободного вращения, и на его концах симметрично установлены две половины лопасти с возможностью поворота до 90° во взаимнопротивоположных направлениях. При этом нижние полумуфты сцепные неподвижно связаны с соответствующими внутренними звездочками и кулачковым фланцем, установленным с возможностью продольного смещения и взаимодействующим с опорными подшипниками, кроме того, внутренние звездочки через вторую цепь взаимодействуют с верхними и нижними сегментными звездочками, которые связаны неподвижно с соосным фланцем сцепления. Фланец сцепления через вторую пружину взаимодействует с платформой. Кроме того, верхние полумуфты сцепные связаны неподвижно с соответствующими половинами лопасти.

Выходной вал и оси вращения лопастей ориентированы горизонтально, а плоскость вращения лопастей вертикальна и параллельна плоскости ориентации флюгера. При этом флюгер выполнен в виде усеченного конуса, который взаимодействует с центральной звездочкой и лопастями.

Платформы вращаются на колесах вокруг выходного вала по кругу, а узел изменения ориентации и фиксации положения одинарной лопасти содержит соосно установленные фланец лопасти, фланец ориентации и фланец с защелками, при этом на второй втулке, связанной неподвижно с первой звездочкой, фланец ориентации установлен неподвижно, а фланец с двумя защелками - с возможностью свободного вращения, кроме того, фланец с защелками через пружину накопителя энергии взаимодействует с платформой, а через две защелки - с двумя отжимными подшипниками, установленными на платформе, при этом первая звездочка через соответствующую цепь взаимодействует с центральной звездочкой, неподвижно установленной на втулке флюгера.

Узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти включает в себя ведущий фланец с двумя кулачками и двумя парами пальцев разной длины, фланец с фиксированной ориентацией с двумя отверстиями и фланец ведомый с четырьмя отверстиями, которые взаимодействуют с соответствующими двумя парами пальцев, неподвижно закрепленными в ведущем фланце, который, в свою очередь, через кулачки взаимодействует с отжимными подшипниками, установленными на корпусе платформы. Узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит кинематически связанные фланец с фиксированной ориентацией, пружину и фланец лопасти, а также третью и четвертую периферийные звездочки, вторую центральную звездочку, штангу с подшипником и собачку, при этом каждая лопасть состоит из двух половин, шарнирно установленных между верхним и нижним коромыслами, в корневой части которых неподвижно установлены периферийный звездочки, кинематически связанные со второй центральной звездочкой, неподвижно связанной с фланцем лопасти, при этом первая звездочка неподвижно связана с фланцем с фиксированной ориентацией и нижним коромыслом, кроме того, фланец лопасти через фиксатор и штангу взаимодействует через барабан с наклонным пазом, и шток с пальцем - с флюгером конической формы, шарнирно установленным на оси вращения выходного вала преобразователя.

Преобразователь энергии текучей среды содержит платформы с плоскими вертикальными лопастями, в корневой части которых установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопасти. При этом преобразователь содержит дополнительно два колеса, шарнирно установленных на вертикальных стойках вдоль течения среды (воды), а также сцепки, шарнирно связанные друг с другом и взаимодействующие с узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей, которые, в свою очередь, взаимодействуют через первые и вторые периферийные звездочки с центральными звездочками соответствующих колес.

Преобразователь содержит вертикальный вал с радиальными рычагами, вертикальные плоские лопасти, в корневой части которых установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопасти, а также периферийные звездочки, кинематически связанные с центральной звездочкой, установленной на указателе направления течения текучей среды (реки). При этом преобразователь содержит дополнительно второй вал с радиальными рычагами, кинематически связанные вторые периферийные звездочки и центральную звездочку, установленную на вновь введенном втором указателе направления течения среды, кроме того, лопасти связаны друг с другом сцепками, взаимодействующими с наконечниками рычагов и узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей.

Узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит кулачковый фланец с двумя параллельными пластинками, неподвижно связанный с соответствующей периферийной звездочкой, кинематически связанные верхний, нижний фланцы и пружину, а также подпружиненные рычаги с фиксаторами, шарнирно установленные на сцепке и взаимодействующие с кулачковым фланцем и через фиксаторы с нижним фланцем.

Узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит верхний фланец с сегментным упором, двумя отжимными подшипниками и храповиком, подпружиненный фланец лопасти с кулачками, четырьмя отверстиями и пазами, установленный на втулке лопасти с возможностью продольного смещения, а также фиксирующий палец, неподвижно закрепленный в сцепке и взаимодействующий с отверстиями фланца лопасти, кулачки которого взаимодействуют с отжимными подшипниками, при этом наконечник храповика взаимодействуют с пазами фланца лопасти, а наконечник рычага - с сегментным упором верхнего фланца.

На втулках лопастей преобразователя установлены понтоны.

Оси вращения валов колес и лопастей ориентированы горизонтально и содержат дополнительно вторую пару колес и вторую замкнутую цепь из сцепок, ориентированную параллельно первой и взаимодействующую с лопастями, при этом оси вращения колес шарнирно установлены на четырех вновь введенных стояках, кроме того, один (или два) выходной вал кинематически связан с электрогенератором (насосом), неподвижно установленным на одном (или двух) из стояков.

На обоих концах осей вращения лопастей шарнирно установлены катки, взаимодействующие с четырьмя тросами, натянутыми попарно параллельно с двух сторон от колес.

Каждая лопасть ориентирована перпендикулярно и соединена неподвижно с соответствующей сцепкой.

На фиг.1 изображена конструкция первого варианта преобразователя энергии, установленного в потоке воды (реке), где

1 - бетонное основание;

2 - стойка неподвижная;

3 - стойка выдвижная;

4 - упорное кольцо;

5 - упорный подшипник;

6 - подпорки;

7 - центральный вал;

8, 9 - ведущая и ведомая шестерни;

10 - электрогенератор (насос);

11 - неподвижная подставка;

12 - герметичный корпус;

13 - рычаги;

14 - стойка лопасти;

15, 16 - первая и вторая половины лопасти;

17 - оси вращения двух половин лопасти;

18 - коромысло верхнее;

19 - центральная звездочка;

20 - периферийные звездочки (звездочки платформ);

21 - цепь первая;

22 - узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти.

На фиг.2 изображена конструкция первого варианта узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти, где позиции 12-21 те же, что на фиг.1;

23 - крышка платформы;

24 - ролики;

25 - второй упорный подшипник;

26 - втулки лопасти;

27 - коромысло нижнее;

28 - кронштейн;

29 - внутренние звездочки;

30, 31 - верхняя и нижняя сегментные звездочки;

32 - вторая (внутренняя) цепь;

33, 34 - первая и вторая пружины;

35, 36 - верхняя и нижняя муфты сцепные;

37 - фланец сцепления;

38 - кулачковый фланец;

39 - кулачки;

40 - подшипники.

На фиг.3 изображена кинематическая связь между внутренними звездочками 29 и сегментными звездочками 30 и 31, создаваемая с помощью второй (внутренней) цепи 32.

На фиг.4 изображена конструкция совмещенного (гибридного) ветро-, гидропреобразователя энергии, где

41, 42 - первый и второй ярусы преобразователя энергии, каждый из которых идентичен преобразователю энергии, представленному на фиг.1, 2 и 3, содержит одни и те же признаки, кроме того на фиг.4 приведены дополнительно:

43 - упорные кольца;

44, 45 - первый и второй выходные валы;

46, 47 - первая и вторая обгонные муфты;

48, 49 - первая и вторая ведущие конические шестерни;

50 - ведомая коническая шестерня;

51 - электрогенератор (насос);

52 - флюгер конический.

На фиг.5 изображена конструкция второго подводного варианта преобразователя энергии, где подводная часть аналогична конструкции, представленной на фиг.1 и 2, а надводная часть содержит:

53 - лопасти одинарные;

54 - горизонтальная балка с подпорками;

55 - кронштейн;

56 - указатель угла поворота с фиксатором;

57 - центральная звездочка;

58 - выходной вал;

59 - коническая пара шестерен;

60 - электрогенератор (насос);

61 - подвески;

62 - подшипник упорный.

На фиг.6 изображена третья конструкция преобразователя энергии, где платформы вращаются в вертикальной плоскости. Оси вращения лопастей ориентированы горизонтально.

На фиг.6 представлены:

63 - кольцо упорное;

64 - подшипник упорный;

65 - выходной вал;

66, 67 - ведущая и ведомая шестерни;

68 - электрогенератор (насос);

69 - подставка;

70 - цилиндр;

71 - вращающаяся втулка;

72 - конический флюгер;

73, 74 - первый и второй рычаги;

75 - пружина флюгера;

76 - блочок;

77 - трос;

78 - палец;

79 - стержень;

80 - противовес.

На фиг.7 изображен вид В по фиг.6 на узел генератора.

На фиг.8 изображен вид А по фиг.6 на узел взаимодействия конического флюгера 72 на центральную звездочку 57, где позиции 72-79 те же.

Конструкция узла изменения ориентации и фиксации положения одинарной лопасти в преобразователях энергии на фиг.5 и 6 выполнена по упрощенной схеме, представленной на фиг.9.

На фиг.9 изображена конструкция ветряного варианта преобразователя энергии с третьим вариантом выполнения узла изменения ориентации лопасти, где

81 - платформа;

82 - колеса;

83 - ось вращения лопасти;

84 - рычаг соединительный;

85 - лопасть одинарная;

86 - втулка лопасти;

87 - фланец лопасти;

88 - первая звездочка;

89 - первая цепь;

90 - втулка вторая (первой звездочки);

91 - фланец ориентации;

92 - фланец с защелками;

93 - защелки;

94 - пружины защелок;

95 - рычаг защелки;

96 - пазы фланца ориентации;

97 - пазы фланца лопасти;

98 - кронштейны;

99 - подшипники;

100 - пружина-накопитель энергии.

На фиг.10 изображен вид А-А по фиг.9, где позиции 93-99 те же, что на фиг.9.

На фиг.11 изображена конструкция четвертого варианта узла изменения ориентации и фиксации положения одинарной лопасти, где позиции 83-100 те же, что на фиг.9 и фиг.10;

101 - фланец ведущий;

102 - фланец ведомый;

103 - фланец с фиксированной ориентацией;

104, 105 - первые и вторые пальцы;

106 - кулачки;

107 - подшипники отжимные;

108 - первые и вторые фиксирующие отверстия.

На фиг.12 изображена конструкция вращающейся платформы с пятым вариантом конструкции изменения ориентации и фиксации положения лопасти из двух половинок, где позиции 81-110 те же, что на фиг.9;

109, 110 - нижнее и верхнее коромысла;

111 - колпак цилиндрический;

112 - вторая центральная звездочка;

113 - третья цепь;

114 - фланец с фиксированной ориентацией;

115 - фланец лопасти;

116, 117 - третья и четвертая звездочки;

118 - собачка;

119 - подшипник;

120 - вилка;

121 - штанга;

122, 123 - первая и вторая половины лопасти.

На фиг.13 изображен вид А-А по фиг.12, где позиции 86-121 те же, что и на фиг.12;

124 - пазы;

125 - пружина собачки;

126 - рычаг собачки;

127 - ушки.

На фиг.14 изображена кинематическая связь между второй центральной звездочкой 112 и третьими 116 и четвертыми 117 звездочками, которая осуществляется с помощью третьей цепи 113.

На фиг.15 представлена конструкция центрального узла преобразования энергии, где

128 - стойка флюгера;

129 - вал выходной;

130, 131 - ведущая и ведомая шестерни;

132 - электрогенератор (насос);

133 - флюгер конический;

134 - цилиндрическая втулка;

135 - стержни;

136 - упор;

137 - горизонтальный рычаг флюгера;

138 - паз;

139 - палец;

140 - трос;

141 - блочок;

142 - центральная звездочка;

143 - шток;

144 - пружина флюгера;

145 - цилиндр с наклонным пазом.

На фиг.16 изображен общий вид сверху на преобразователь энергии, где позиции 85-133 те же, что и на фигурах 10, 14;

146 - вращающиеся платформы;

147 - лопасти плоские;

148 - рычаги;

149 - сцепки;

150 - штанга;

151 - подшипник;

152 - центральная звездочка;

153 - периферийные звездочки.

На фиг.17 изображен вид сверху на конструкцию преобразователя энергии, размещенную в потоке воды, где

154, 155 - колеса;

156 - рычаги;

157 - звездочки;

158 - лопасти;

159 - сцепки;

160 - центральная звездочка;

161 - цепь;

162 - неподвижные стойки.

На фиг.18 изображена конструкция второго варианта узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти, где

163 - кронштейн;

164 - ось вращения звездочки;

165 - плоскопараллельные пластины;

166 - фланец кулачковый;

167 - прямоугольный торец;

168 - фланец нижний;

169 - пружина аккумулирующая;

170 - фланец верхний;

171 - рычаг;

172 - фиксатор;

173 - шарнир;

174 - пружина;

175 - втулка;

176 - понтон (герметичная камера);

177 - втулка лопасти.

На фиг.19 изображен вид А (сверху) по фиг.18, где позиции 191-206 те же, что на фиг.18.

На фиг.20 изображена конструкция второго варианта узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти гидропреобразователя энергии по фиг.17, где позиции 156-167, 177 те же, что на фиг.17, 19;

178 - упорная втулка;

179 - пружина;

180 - фланец лопасти;

181 - палец направляющий;

182 - верхний фланец;

183 - кулачки;

184 - подшипники отжимные;

185 - храповик;

186 - сегментный упор;

187 - палец фиксирующий;

188 - отверстия фиксирующие;

189 - наконечник рычага 156;

190 - упор рычага.

На фиг.21 изображен вид на узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти по фиг.20 сверху, где позиции те же, что на фиг.17-20.

На фиг.22 изображен вид наконечника рычага 156 с упором 190.

На фиг.23 изображено положение храповика 185 относительно фланца 180, где

191 - наконечник храповика;

192 - радиальные канавки.

На фиг.24 изображен гидровариант преобразователя энергии с горизонтальными осями вращения лопастей, где

193, 194 - первая и вторая пары колес;

195 - стояки;

196 - оси вращения колес;

197 - оси вращения лопастей;

198 - плоские лопасти;

199 - сцепки;

200 - рычаги;

201 - узлы измерения ориентации и фиксации положения лопастей;

202 - электрогенератор (насос);

203 - подставка;

204 - тросы;

205 - катки.

На фиг.25 изображен вид сверху на преобразователь энергии, изображенный на фиг.24.

Преобразователь энергии текучей среды, представленный на фиг.1, может функционировать как гидродвигатель, так и ветродвигатель. В зависимости от этого меняется место размещения электрогенератора (насоса) (см. фиг.14 и 16).

Преобразователь энергии функционирует следующим образом.

На фиг.1 представлена конструкция преобразователя энергии (гидроварианта), установленного в реке или море.

Упорная стойка 2, вмонтированная в бетонный блок 1, устанавливается на дне реки или моря. Выдвижная стойка 3 позволяет регулировать высоту установки лопастей 15 преобразователя. Над упорным подшипником 5 установлены подпорки 6 для каждого корпуса платформы 12 отдельно. Узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей 22 размещены внутри герметичных корпусов 12 обтекаемой формы.

Центральный вал 7 насажен на вертикальную стойку и соединен горизонтальными рычагами 23 с герметичными корпусами. Герметичность корпусов облегчает их вес и защищает от коррозии размещенные внутри него элементы конструкции.

Для передачи энергии вращательного движения выходного вала 7 на электрогенератор 10 (или насос) используются ведущая 8 и ведомая 9 конические шестерни. Электрогенератор установлен на подставке 11, приваренной к торцу выдвижной стойки 3.

Так как направление течения реки постоянное, а скорость течения меняется редко, то в небольших пределах предусмотрена установка центральной звездочки 19 на стойке 3 с фиксированием ее углового положения при помощи болта. Угловое положение центральной звездочки с помощью первой цепи 21 передается на звездочки платформ 20, кинематически связанные с узлами изменения положения лопастей 22 (см. фиг.2).

Данный узел обеспечивает автоматическую установку первой 15 и второй 16 половин лопасти перпендикулярно течению реки на активном участке вращения платформы и вдоль течения реки на пассивном участке.

Каждая из половинок лопасти 15, 16 вращается вокруг своей оси 17, верхние концы которых шарнирно соединены с верхним коромыслом 18.

Коромысло 18, в свою очередь, установлено на вертикальной стойке лопасти 14 с возможностью свободного вращения.

На каждой платформе 12 в корневой части лопасти установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопасти 22.

При повышении скорости течения реки выше установленной достаточно изменить угловое положение центральной звездочки 19. Это приводит к изменению углового положения звездочек платформ 20 и смещению точек а и б изменения ориентации лопастей на границах активного и пассивного участков их вращения вокруг их центрального выходного вала 7 (129 на фиг.15).

Изменение фазы переключения активного и пассивного участков траектории вращения платформ приводит к уменьшению скорости их вращения вокруг центрального вала, т.е. к сохранению прежней скорости его вращения, но при большей скорости течения реки.

Узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти 22 размещен внутри герметичного корпуса 12 и имеет конструкцию (первый вариант), представленную на фиг.2. Звездочки платформ 20 установлены неподвижно на вертикальных стойках лопастей 1. Стойки лопастей проходят через центры крышек платформ 23, вращающихся на роликах 24 по корпусу платформы 12. Уплотнительные прокладки для обеспечения герметичности корпуса не приведены на фиг.2.

Периферийные звездочки 20 платформ, установленные в каждом узле изменения ориентации и фиксации положения лопасти, через цепь 21 кинематически связаны с центральной звездой 19 (см.фиг.1).

Стойка 14 шарнирно установлена в центре корпуса 12 на втором упорном подшипнике 25. На стойке неподвижно закреплены нижнее коромысло 27, верхняя 30 и нижняя 31 сегментные звездочки, фланец сцепления 37, а также установлен кулачковый фланец 38 с возможностью продольного смещения по стойке.

На концах нижнего коромысла 27 симметрично стойке 14 устанавливаются первая и вторая половины лопастей 15 и 16 с возможностью свободного вращения вокруг своих осей 17. Верхние концы вращения двух половин лопасти шарнирно связаны с верхним коромыслом 18, вращающимся вокруг вертикальной стойки 14.

В корневой части втулок лопасти 26 неподвижно установлены внутренние звездочки 29, связанные второй (внутренней) цепью 32 с верхними 30 и нижними 31 сегментными звездочками по кинематической схеме, представленной на фиг.3. Оси вращения 17 двух половин лопастей могут быть закреплены к нижнему 27 и верхнему 18 коромыслам неподвижно (см. фиг.2).

В этом случае две половины лопасти неподвижно установлены на соответствующих втулка 26, свободно вращающихся на осях 17.

Внешняя звездочка 20 и связанное с ней неподвижно нижнее коромысло 27 установлены на стойке лопасти 14 с возможностью свободного вращения. На концах коромысел 18, 17 вертикально установлены две половины лопасти с возможностью поворота до 90° во взаимно противоположных направлениях.

На фиг.2 внутренние звездочки 29 установлены неподвижно с помощью кронштейна 28 соосно втулкам 26 в их корневой части, кроме того, на втулка 26 каждой половины лопасти неподвижно закреплены соответствующие верхние сцепные полумуфты 35. При этом нижние полумуфты 36, неподвижно связанные с кулачковым фланцем 38, свободно перемещаются вверх и вниз по втулкам 26. Первая пружина 33, установленная на стойке 14 между нижним коромыслом 27 и кулачковым фланцем 38, обеспечивает сцепление верхних 35 и нижних 36 полумуфт друг с другом, фиксируя ориентацию двух половин лопасти на активном и пассивном участках траектории вращения платформы вокруг центрального вала 7.

Нижние полумуфты сцепные 36 неподвижно связаны с соответствующими внутренними звездочками 29 и шарнирно - с кулачковым фланцем 38, установленным на стойке лопасти 14 с возможностью продольного смещения. Кулачковый фланец 38 взаимодействует с опорными подшипниками 40. Кроме того, внутренние звездочки через вторую (внутреннюю) цепь 32 взаимодействуют с верхними и нижними сегментными звездочками 30, 31. Сегментные звездочки 30, 31 неподвижно связаны с соосно установленным фланцем сцепления 37. Указанный фланец 37 через вторую накопительную пружину 34 взаимодействует с корпусом платформы 12.

В определяющих точка а и б траектории вращения платформ кулачки 39, закрепленные в диаметрально противоположных точках по периметру кулачкового фланца 38, взаимодействуют с подшипниками 40. Эти подшипники установлены на корпусе 12 так, что дважды за период вращения платформы, наталкиваясь на кулачки 39, выводят полумуфты 35 и 36 из сцепления друг с другом.

При этом заведенная на 180° вторая пружина 34 поворачивает с помощью фланца сцепления 37 на половину оборота соосно и неподвижно связанные с ним сегментные звездочки 30 и 31. Цепная связь между сегментными звездочками 30, 31 и внутренними звездочками 29, приведенная на фиг.3, обеспечивает изменение ориентации двух половинок лопасти 15, 16 на угол ±90° через каждые пол-оборота платформы. Для этой цели диаметр делительной окружности сегментных звездочке и внутренних звездочек 29 берется в соотношении 1:2.

Кроме того, зубцы верхней и нижней сегментных звездочек занимают менее половины их окружности и расположены на разных уровнях с двух противоположных сторон окружности.

Когда входят в сцепление со второй цепью 32 зубцы одной сегментной звездочки, зубцы второй звездочки должны быть свободны, т.е. не должны находиться в сцеплении с цепью и наоборот.

Кинематическая цепная связь между сегментными звездочками 30 и 31 и внутренними звездочками 29 (см. фиг.3) обеспечивает периодическое изменение направления ориентации двух половин лопасти при постоянном направлении вращения фланца сцепления 37. Когда входит в сцепление верхняя сегментная звездочка, цепь поворачивает правую половину лопасти на угол +90°, левую на -90°. Через полпериода вращения в сцепление входит нижняя сегментная звездочка и цепь меняет свое направление движения на обратное. При этом правая половина лопасти поворачивается вокруг своей оси на -90°, а левая - на +90°.

Таким образом, на активном участке обе половины лопасти устанавливаются перпендикулярно направлению течения реки (ветра), а на пассивном участке - вдоль указанного направления.

Направление течения реки задается и фиксируется с помощью центральной звездочки 19. Направление течения реки, заданное фиксированной ориентацией центральной звездочки 19 относительно неподвижной стойки 3, с помощью первой цепи 21 передается на все периферийные звездочки платформ 20.

Центральная звездочка и звездочки платформ имеют одинаковые диаметры и количество зубцов. Несмотря на вращение платформ вокруг центрального вала, звездочки платформ 20 и неподвижно связанные с ними коромысла 18, 27 и кулачковые фланцы 38 сохраняют свою ориентацию в пространстве. Сила давления текучей среды (воды или ветра) на лопасти с помощью рычагов 13 передается на центральный вал. Момент вращения пропорционален площади лопасти и длине рычага, а также количеству лопастей, находящихся на активном участке.

На фиг.4 представлен "гибридный" вариант преобразователя энергии, где на один генератор передается энергия вращения двух ярусов лопастей.

Первый ярус преобразует энергию текучей воды (реки или волн моря), а второй ярус - энергию ветра. Принципы работы обоих ярусов идентичены друг другу и конструкция их аналогична описанным выше конструкциям на фиг.1, 2 и 3.

Первый ярус лопастей работает в воде, где направление течения не меняется. Поэтому центральная звездочка 19 устанавливается на стойке 3 неподвижно.

Второй ярус работает от ветра, направление и скорость которого меняются произвольно. Поэтому центральная звездочка 19 второго яруса устанавливается на втулке флюгера 52. Изменение направления и скорости ветра приводит к изменению углового положения центральной звездочки, а это, в свою очередь, - к смещению активного и пассивного участков (точек а и б) на траектории вращения платформ (см. описание фиг.14).

Указатель течения среды (флюгер) 52 устанавливается на неподвижной стойке с возможностью свободного вращения и неподвижно связан с центральной звездочкой.

Вращение выходных валов 44 и 45 первого и второго ярусов преобразователя с помощью соответствующих обгонных муфт 46 и 47 и ведущих конических шестерен 48 и 49 передается на единую ведомую коническую шестерню 50.

Для этой цели ступицы первой и второй обгонных муфт необходимо соединить неподвижно с соответствующими валами, а обоймы их - с соответствующими шестернями.

Обгонные муфты 46, 47 выполнены на конструкции типа I [3]. Эта конструкция муфт обеспечивает автоматическую развязку работы двух ярусов лопастей. Если, например, нет ветра, то верхняя обгонная муфта 47 разъединяет верхнюю ведущую шестерню 49 от выходного вала 45. Шестерня 49 при этом будет отключена от ведомой шестерни 50.

Под нагрузкой генератор (насос) 51 и связанная с ним шестерня крутятся медленно. При этом обгонные муфты обеспечивают одновременное включение обеих ведущих шестерен и параллельную работу двух ярусов преобразователя.

На фиг.5 приведена конструкция второго подводного варианта преобразователя энергии.

Эта конструкция отличается тем, что лопасти одинарные и узлы изменения ориентации и фиксации положения имеют упрощенную конструкцию, представленную на фиг.9, 10. Эта конструкция используется также в третьем и четвертом вариантах преобразователя, представленных на фиг.6 и 9.

Второй вариант конструкции преобразователя подвешивается над уровнем реки или моря с помощью горизонтальной балки с подпорками 54.

Электрогенератор (или насос) 60 устанавливается над балкой. Вся тяжесть подводной части преобразователя приходится на упорный подшипник 62. В зависимости от направления и скорости течения воды устанавливается и фиксируется угловое положение центральной звездочки 57. Для этой цели используется кронштейн 55 и указатель угла поворота центральной звездочки с фиксатором (болтом) 56. Указатель поворота 56, неподвижно связанный с центральной звездочкой 57, установлен на оси вращения выходного вала. При этом каждый узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит дополнительную звездочку. Кроме того, все звездочки платформ цепью связаны с центральной звездочкой 57.

Угол поворота центральной звездочки определяет положение точек а и б на траектории вращения платформ, где происходит изменение ориентации лопастей. Смещая положение активного и пассивного участков траектории вращения текучей среды (реки или ветра) платформ относительно направления течения, можно регулировать скорость вращения выходного вала преобразователя.

Экспериментально можно установить однозначное соответствие между скоростью течения реки и угловым положением центральной звездочки 57, при котором скорость вращения выходного вала не меняется. Это позволяет отградуировать шкалу, где указатель поворота с фиксатором 56 будет указывать на скорость, при которой будет обеспечена номинальная скорость вращения выходного вала 58 и номинальная мощность электрогенератора 60.

Для подключения электрогенератора (или насоса) используется коническая пара шестерен 59.

Для согласования скорости вращения выходного вала с номинальной скоростью вращения электрогенератора используется мультипликатор (на фиг.5 не указан). При использовании винтового водяного насоса, который работает при любых скоростях вращения винта, необходимость в применении мультипликатора отпадает.

Третий вариант конструкции преобразователя энергии, представленный на фиг.6, может быть использован как гидродвигатель, так и ветродвигатель.

Отличие его от второго варианта (фиг.5) заключается в том, что платформы с одинарными лопастями 53 вращаются вокруг горизонтального выходного вала 65 в вертикальной плоскости. Эта плоскость параллельна плоскости ориентации флюгера 72.

Оси вращения лопастей ориентированы горизонтально, узлы изменения ориентации и фиксации положения одинарных лопастей выполнены, как и для второго варианта преобразователя, по упрощенной конструкции, представленной на фиг.9 и 10.

В отличие от второго варианта в данной конструкции предусмотрена автоматическая регулировка скорости вращения выходного вала 65 преобразователя при изменении скорости течения текучей среды.

В остальном данная конструкция преобразователя выполнена аналогично конструкции второго варианта преобразователя, представленной на фиг.5.

На вертикальной стойке неподвижно закрепляется упорное кольцо 63, на котором устанавливается упорный подшипник 64 и вращающаяся втулка 71. Весь механизм преобразователя монтируется на этой вращающейся втулке 71. Для компенсации веса вращающихся платформ с лопастями может быть использован противовес 80, прикрепленный к втулке 71 с противоположной стороны (см. фиг.7).

Флюгер конической формы 72 и электрогенератор 68 с подставкой 69 также установлены с 2-х противоположных сторон относительно втулки 71, закреплены к ней и вращаются вместе.

Флюгер конической формы 72 ориентирует плоскость вращения лопастей относительно направления ветра.

Конструкция конического флюгера приводится на фиг.14 и подробно описана в прототипе [2].

Давление ветра (или воды) на боковую поверхность усеченного конуса флюгера с помощью рычагов 73, 74 стержня 79 и пальца 78 меняет ориентацию центральной звездочки 57.

При слабом ветре пружина 75 приводит рычаг 74 в крайне правое положение по часовой стрелке (см. фиг.8). Трос 77, перекинутый через блочок 76, установленный на конце первого рычага, подтягивает конический флюгер 133 с помощью пальца 139 в крайнее левое положение и прижимает его к упору 136.

Положение второго рычага 74 при этом соответствует номинальной скорости ветра. Через стержень 79 и палец 78 ориентация рычага 74 передается и меняет ориентацию центральной звездочки 57.

При слабом ветре (меньше номинального) граница раздела активного и пассивного участков траектории вращения платформ (линия а - б) совпадает с направлением ветра.

При возрастании скорости ветра конический флюгер перемещается по горизонтальному рычагу и с помощью троса 77 поворачивает рычаг 74 против часовой стрелки. Это приводит к изменению ориентации центральной звездочки и связанных с ней звездочек платформ 20.

При этом происходит смещение границы раздела активного и пассивного участков (линия а-б) траектории вращения платформ от направления ветра.

Раннее изменение ориентации лопастей приводит к уменьшению суммарного крутящего момента лопастей, а следовательно, к уменьшению скорости вращения выходного вала преобразователя.

На вращающейся втулке 71 закреплен цилиндр 70, к которому закреплена ось вращения выходного вала 65 и горизонтальный рычаг конического флюгера 72.

На выходном валу 65 неподвижно установлена ведущая коническая шестерня 66.

Ведомая шестерня 67 установлена на валу мультипликатора (на фиг.6 не указано), на выходе которого установлен электрогенератор 68. Мультипликатор согласовывает скорость вращения выходного вала со скоростью вращения якоря электрогенератора.

На фиг.7 представлен вид сверху по стрелке В на узел электрогенератора 68. Подставка 69 крепится неподвижно к вращающейся втулке 71. Весь узел вращается вокруг неподвижной стойки при изменении направления ветра.

При мощности преобразователя от 5 до 20 кВт предпочтительны конструкции преобразователя, где платформы с плоскими лопастями вращаются вокруг центрального вала на тележках по круговой дороге.

На фиг.8 представлен вид по стрелке А на узел взаимодействия конического флюгера 72 на центральную звездочку. При увеличении скорости ветра конический флюгер 72 с помощью троса 77, перекинутый через блочок 76, поворачивает второй рычаг 74. При слабом ветре пружина флюгера прижимает рычаг 74 к упору. Второй рычаг и палец 78 закреплены неподвижно в стержне 79. Взаимодействие конического флюгера 72 с центральной звездочкой 57 происходит через стержень 79. Центральная звезда, в свою очередь, через цепь взаимодействует с периферийными звездочками платформ и соответственно лопастями. Изменение ориентации лопастей приводит к регулированию скорости вращения выходного вала и электрогенератора.

На фиг.9 представлена конструкция ветряного варианта преобразователя энергии.

Вращающаяся платформа 81 выполнена в виде четырехгранной усеченной пирамиды, установленной на двух резиновых колесах 82.

По центру пирамиды установлена неподвижно ось вращения лопасти 83. Платформы соединяются друг с другом сцепками (фиг.9 не указаны), а с центральным валом - рычагами 84. Лопасти одинарные 85, неподвижно установленные на втулках 86, свободно крутятся на осях 83. В коневой части втулки лопасти 86 неподвижно установлен фланец лопасти 87.

На втулку лопасти 86 соосно надета вторая втулка 90 с возможностью свободного вращения. На верхнем конце этой втулки неподвижно установлена первая звездочка 88, а нижнем конце также неподвижно установлен фланец 91 ориентации. Над этим фланцем свободно вращается соосно установленный фланец 92 с защелками 93. На второй втулке 90, на верхнем конце которой неподвижно установлена первая звездочка 8, на нижнем конце фланец 91 ориентации установлен неподвижно, фланец 92 с двумя защелками - с возможностью свободного вращения. Кроме того, фланец 92 с защелками через пружину-накопитель энергии взаимодействует с платформой. Дважды за период вращения платформы вокруг выходного вала рычаги защелок 95 наталкиваются на отжимные подшипники 99, установленные с двух сторон на платформе 87. При этом первая звездочка 88 через первую цепь взаимодействует с центральной звездочкой, неподвижно установленной на втулке флюгера.

На фиг.10 показан вид А-А, снизу на указанные фланцы 87, 91, 92. Диаметр фланца 87 лопасти имеет диаметр немного больше, чем диаметр фланца 91 ориентации.

Кроме того, фланец лопасти имеет четыре паза 97 по периметру, расположенные через 90° друг от друга. Фланец ориентации имеет два паза, расположенные также по периметру через 180°, т.е. с диаметрально противоположных сторон.

Фланец 92 с защелками имеет наибольший диаметр. На этом фланце с нижней стороны симметрично с двух сторон установлены две защелки 93. С помощью пружинок 94 наконечники обеих защелок прижимаются к окружности фланца лопасти 87. По толщине (высоте) наконечник защелок должен быть таким, чтобы охватить толщину двух фланцев 87 и 91 с учетом зазора между ними.

Рычаги защелок 93 при вращении платформ взаимодействуют с подшипниками 99, установленными с помощью кронштейнов 98 на платформе 81. Пружина-накопитель энергии 100 установлена между фланцем с защелками 92 и верхней торцевой поверхностью платформы 81 соосно втулке 90. При этом верхний конец пружины связан с корпусом, а нижний - с фланцем 92. На активном и пассивном участках траектории вращения платформы вокруг центрального вала, например, по часовой стрелке пружина 100 закручивается на 180° и накапливает энергию. На границах раздела, в точках а и б рычаги защелок 93 наталкиваются на подшипники 99. При этом наконечники защелок выходят из пазов 96 и 97 фланцев 87 и 91. Заведенная на 180° пружина вращает фланец с защелками 92 в обратном направлении - против часовой стрелки. Девяносто градусов фланец 92 крутится вхолостую. Наконечники защелок ходят по кромке фланца лопасти и через 90° попадают в пазы 97. Далее заведенная пружина поворачивает фланец лопасти и связанную с ним лопасть на 90°, и наконечник защелки попадает в паз 96 фланца ориентации 91. Таким образом фиксируется положение лопасти еще на полпериода вращения платформы.

Ориентация пазов 96 определяется направлением флюгера или устанавливается с помощью центральной звездочки вручную (57 или 142). С помощью первой цепи 89 и первых звездочек 88, установленных на каждой платформе, ориентация пазов 96 фланцев ориентации 91 всех платформ сохраняется неизменной, несмотря на вращение платформ вокруг выходного вала.

Таким образом возможно изменить ориентацию и фиксировать положение лопасти в конструкциях, представленных на фиг.5 и 6.

Четвертый вариант конструкции узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти (фиг.11) также может быть использован в преобразователях энергии, представленных на фиг.5, 6 и 9, где применяются одинарные лопасти.

Аналогично конструкции на фиг.9 на втулке лопасти 83 неподвижно установлен фланец ведомый 102. С пружиной-накопителем энергии 100 связан фланец ведущий 101. Между ведущим и ведомым фланцами 101 и 102 находится фланец с фиксированной ориентацией 103. Этот фланец установлен неподвижно на одной втулке 90 с первой звездочкой (88) и сохраняет постоянно свою ориентацию при вращении платформы.

На нижней стороне ведущего фланца 101 по его периметру с двух диаметрально противоположных сторон устанавливаются кулачки 106. Эти кулачки дважды за период вращения платформы в определяющих точках а и б траектории вращения взаимодействуют с отжимными подшипниками 107, установленными на корпусе платформы.

Ведущий фланец взаимодействует с фланцами 102 и 103 с помощью первых 104 и вторых 105 пальцев. Эти пары пальцев неподвижно соединены с ведущим фланцем 101 и фиксируют с помощью отверстия 108 в фланцах 102 и 103 положение лопасти на активном и пассивном участках траектории вращения платформы.

Как видно на фиг.11, фланец ведомый (лопасти) 102 имеет четыре отверстия 108, расположенные через 90° друг от друга, а фланец ориентации 103 - два отверстия, расположенные через 180°.

В определяющих точках траектории вращения а и б кулачки 106 наталкиваются на подшипники 107.

Подшипники отжимают ведущий фланец 101 вверх и выводят первые и вторые пальцы 104 и 105 из отверстий фланцев 102 и 103. При этом вторые пальцы 105, из-за большей их длины, первыми входят в отверстия ведомого фланца 102. Заведенная на 180° пружина 100 вращает ведущий фланец на 180° против часовой стрелки. Первые 90° ведомый фланец крутится вхолостую. Затем вторые пальцы 105 входят в отверстия 108 ведомого фланца 102 и поворачивают его на угол -90°.

Как только первые пальцы 104 доходят до отверстий во фланце ориентации 103, зажатая пружина 100 опускает ведущий фланец вниз и первые пальцы входят в отверстия 108 фланца 103 и фиксируют угловое положение ведущего фланца 101. После этого начинается закрутка пружины 100. Эта пружина работает одновременно на закрутку и на отжатие. Пружина за полпериода вращения платформы закручивается и набирает энергию. В определяющих точках а и б процесс повторяется.

Вращающаяся платформа на фиг.12 отличается от конструкции на фиг.9 тем, что каждая лопасть состоит из двух половинок 122 и 123, и для изменения их ориентации используется пятый вариант конструкции узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти.

Общие признаки обоих вращающихся платформ приводятся под одинаковой нумерацией 81-100.

Стойка 83 установлена вертикально на вращающейся платформе 81 лопасти. Первая и вторая половины лопасти 122 и 123 установлены шарнирно между нижним 109 и верхним коромыслами. Коромысла свободно вращаются на вертикальной стойке 83 и сохраняют свою ориентацию с помощью первой звездочки 88. Эта звездочка установлена на одной втулке 90 с нижним коромыслом и фланцем с фиксированной ориентацией 114. Втулка лопасти 86, установленная соосно втулке 90, соединяет неподвижно фланец лопасти 115 со второй центральной звездочкой 112. При этом фланец лопасти 115 взаимодействует с фланцем 114 через пружину-накопитель энергии кручения 100.

В корневой части каждой половины 122, 123 лопасти установлены неподвижно, связанные с ними третья 116 и четвертая 117 периферийные звездочки. Эти звездочки с помощью третьей цепи 113 кинематически связаны со второй центральной звездочкой 112, неподвижно связанной с фланцем лопасти 115.

Фланец лопасти 115, установленный совместно со второй центральной звездочкой 112 неподвижно на одной втулке лопасти 86, взаимодействует с флюгером конической формы 133. Такое взаимодействие осуществляется с помощью фиксатора собачки 118 и штанги 121. Штанга, в свою очередь, взаимодействует через цилиндр с наклонным пазом 145 и подпружиненный шток 143 с пальцем и трос 140 с флюгером конической формы 133. Флюгер шарнирно установлен на стойке 128, на которой вращается выходной вал преобразователя 129.

На активном и пассивном участках вращения платформы вокруг выходного вала 129 (см. фиг.14) фланец лопасти 115 находится в сцеплении с корпусом платформы. Для этой цели используется собачка 118, закрепленная с помощью ушек 127 (см. фиг.13), и корпусу цилиндрического колпака 111. Колпак неподвижно закреплен к корпусу 81 платформы. Внутри колпака размещен узел изменения и фиксации положения лопасти.

С помощью пружины 125 наконечник собачки входит в паз 124 и фиксирует положение фланца 115 и связанной с ним второй центральной звездочки 112. Эта звездочка второй цепью 113 кинематически связана с третьей 116 и четвертой звездочками, установленными неподвижно на осях вращения двух половин лопасти 122 и 123. Эта цепная связь обеспечивает изменение ориентации двух половинок лопасти на ±90° и фиксацию этого положения на активном и пассивном участках. Для этой цели необходимо, чтобы диаметр делительной окружности второй центральной звездочки 112 и соответственно число зубцов были в два раза меньше, чем диаметр и число зубцов звездочек 116 и 117.

Кинематическая связь между указанными звездочками приведена на фиг.14. При вращении центральной звездочки на 180° первая и вторая половины лопасти вращаются вокруг своих осей навстречу друг другу на 90°. Это происходит в определяющих точках а и б, на границе раздела активного и пассивного участков траектории вращения платформ. В этих точках концы рычагов собачек 126 двух противоположных платформ наталкиваются на подшипники 119, установленные с помощью вилок 120 на двух концах штанги 121, и отжимают собачки. При отжатии наконечника собачки 118 заведенная на 180° пружина поворачивает фланец 115 и связанную с ним вторую центральную звездочку 112 на 180° по часовой стрелке. Это, в свою очередь, приводит к установке двух половин лопасти перпендикулярно направлению ветра на активном участке и вдоль указанного направления на пассивном участке.

После изменения ориентации наконечник собачки 93 попадает в паз фланца лопасти 115 и пружина 100 начинает закручиваться и накапливать энергию для следующего цикла переключения.

Угловое положение штанги 121 определяет границу раздела активного и пассивного участков траектории, т.е. положение точек а и б. При слабом ветре граница раздела (линия а-б) совпадает с направлением ветра.

Для автоматической регулировки и синхронизации скорости вращения выходного вала при изменении скорости ветра используется конструкция, показанная на фиг.15, совместно с конструкциями, показанными на фиг. 16 и 12.

При изменении направлений ветра флюгер 133 меняет свое направление. На стойке флюгера 128 неподвижно установлена центральная звездочка 142. С помощью первой цепи 89 эта звездочка связана с первыми звездочками 88, установленными на вертикальных стойках всех платформ. Указанная кинематическая связь флюгера со звездочками представлена на фиг.16. Эта связь обеспечивает автоматическую ориентацию лопасти (или двух половин лопасти) перпендикулярно направлению ветра на активном участке и вдоль указанного направления на пассивном.

Для регулировки скорости вращения выходного вала при изменении скорости ветра используется штанга 121, на концах которой установлены подшипники 119. Взаимодействие подшипников с собачками 118 приводит к изменению ориентации двух половин лопасти. Следовательно, штанга определяет границу раздела активного и пассивного участков, т.е. совпадает с линией а-б.

При повышении скорости ветра необходимо, чтобы штанга отклонилась от первоначального направления, совпадающего с направлением ветра, на угол ϕ против часовой стрелки (см. фиг.16). Угол ϕ пропорционален приращению скорости ветра. Раннее изменение ориентации лопасти приводит к уменьшению активного участка. На пассивном участке, соответствующем углу ϕ, лопасть, ориентированная перпендикулярно ветру, создает отрицательный момент. Это приводит к уменьшению скорости вращения выходного вала.

Для изменения ориентации штанги используется флюгер конической формы 133 (см. фиг.15).

Под давлением ветра на боковые поверхности усеченного корпуса 133 флюгер смещается по горизонтальному рычагу 137. Палец 139, который ходит по пазу 138, тянет за собой трос 140. Трос перекинут через блочок 141 и проходит по внутренней полости стойки флюгера 128, и тянет вверх связанный с ним шток 143. С нижней стороны шток связан с пружиной флюгера 144. Растянутая пружина 144 прижимает флюгер к упору 136. Шток находится в нижнем положении. В шток вставлен палец, который ходит по вертикальному пазу в стойке 128 и взаимодействует с наклонным пазом цилиндр 145. С цилиндром неподвижно связана штанга 121. Взаимодействие пальца с наклонным пазом приводит к повороту цилиндра и связанной с ним штанги на угол ϕ.

В корневой части каждой половины 122, 123 лопасти установлены неподвижно связанные с ними третья 116 и четвертая 117 периферийные звездочки. Эти звездочки с помощью третьей цепи 113 кинематически связаны со второй центральной звездочкой 112, неподвижно связанной с фланцем лопасти 115.

Фланец лопасти 115, установленный совместно со второй центральной звездочкой 112 неподвижно на одной втулке лопасти 86, взаимодействует с флюгером конической формы 133. Такое взаимодействие осуществляется с помощью фиксатора (собачки 118) и штанги 121. Штанга, в свою очередь, взаимодействует через цилиндр с наклонным пазом 145 и подпружиненный шток 143 с пальцем и трос 140 с флюгером конической формы 133. Флюгер шарнирно установлен на стойке 128, на которой вращается выходной вал преобразователя 129.

Чем больше скорость ветра, тем больше горизонтальное смещение конического флюгера и тем больше угол поворота (ϕ) штанги относительно направления ветра. Пропорционально углу поворота ϕ возрастает тормозящий момент. Подбирая параметры конического флюгера, пружины и наклонного паза, возможно синхронизировать скорость вращения выходного вала в широком диапазоне изменения скорости ветра.

Сила давления ветра на лопасти с помощью рычагов 84 передается на центральный вал 129. На центральном валу установлена ведущая коническая шестерня 130, которая приводит во вращение ведомую шестерню 131 и связанный с ней электрогенератор 132 (насос). Для согласования скорости вращения электрогенератора необходимо использовать мультипликатор (на фиг.15 не указан).

На фиг.17 представлен гидровариант преобразователя энергии. Этот вариант отличается высоким КПД из-за того, что около половины лопастей работают с максимальной эффективностью. Повышение КПД связано с тем, что сила давления текучей воды на лопасти на активном участке траектории создают максимальный момент вращения на выходном валу из-за большого рычага. Когда лопасть вращается по кругу, момент вращения пропорционален силе давления воды Р, длине рычага и cosϕ, где ϕ меняется от 0 до 180°. Косинус угла ϕ меняется от 0 до 1 при круговой орбите вращения лопастей. В данной конструкции длина рычага для лопастей меняется в пределах от R до , где N - общее количество лопастей, а К - число рычагов 156 первого колеса 154.

Преобразователь содержит N-e количество платформ, на каждой из которых установлена вертикально плоская лопасть 158. В корневой части каждой лопасти установлен узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти (см. фиг.18).

При шести рычагах длина рычага меняется от 0,865 R до R, в то время как при круговом вращении лопастей среднее арифметическое значение рычага равно 0,57 R.

Кроме повышенного КПД данная конструкция отличается простотой конструкции, особенно упрощенной конструкцией узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти.

Гидровариант преобразователя энергии на фиг.17 содержит два колеса 154 и 155. Каждое из колес состоит из шести рычагов 156, закрепленных к выходному валу эквидистантно через 60° друг от друга.

Каждое из колес 154, 155 установлено шарнирно на соответствующей вертикальной неподвижной стойке 162 вдоль течения реки. Они могут быть установлены на понтонах, чтобы обеспечить их положительную плавучесть. В этом случае изменение уровня воды не повлияет на работоспособность преобразователя. На таких же понтонах должны быть установлены вращающиеся платформы с плоскими лопастями 158 или лопасти должны быть выполнены пустотелыми, чтобы обеспечить положительную плавучесть платформ.

Платформы соединены друг с другом сцепками 159 шарнирно. Длина сцепок на фиг.17 выбрана равной длине рычага R ведущего (активного) колеса 154. Длина сцепок может быть и меньше, но шарнирные соединения сцепок друг с другом при вращении колес 154 и 155 должны совпадать с наконечниками рычагов 156, аналогично звеньям гусеничного колеса трактора.

Сцепки 159 в узловых точках, где они соединены шарнирно, взаимодействуют с соответствующими узлами изменения ориентации и фиксации положения лопасти.

На осях вращения центральных валов колес 154 и 1545 неподвижно установлены центральные звездочки 160. Угловое положение этих звездочек связано с направлением течения реки или волн моря и фиксирует это направление.

На каждом рычаге 156 обоих колес с помощью кронштейна 163 устанавливаются периферийные звездочки 157, связанные цепью 161 с центральной звездочкой 160 (см. фиг.18). Кинематическая связь между звездочками 160 и 157, имеющими одинаковые диаметры и число зубцов, обеспечивает неподвижную ориентацию всех указанных звездочек, заданную постоянным и неизменным направлением течения реки.

Колеса на фиг.17 представляют собой вертикальный вал с радиальными рычагами 156, свободно вращающимися вокруг неподвижных стоек 162.

Рычаги установлены с двух сторон вертикального вала эквидистантно через 60° друг от друга. Причем нижние и верхние радиальные рычаги закреплены к валу по вертикали и между ними по очереди проходят вертикальные плоские лопасти 158. В корневой части каждой лопасти установлен соответствующий узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти. Конструкции этих узлов представлены на фиг.18.

Центральные звезды 160 кинематически связаны с периферийными звездочками 157, установленными на концах рычагов 156 с помощью цепи 161, такая цепная связь осуществляется на обоих колесах 154, 155. Центральные звезды, неподвижно связанные с указателями направления течения среды, установлены на обеих стойках колес. Кроме того, лопасти связаны друг с другом сцепками, взаимодействующими с наконечниками рычагов и узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей.

На подавляющем протяжении траектории движения платформ на активном (по течению реки) и пассивном (против течения) участках их движения сцепки ориентированы вдоль течения реки. Поэтому достаточно изменить ориентацию и фиксировать положение лопастей 158 относительно сцепок 159.

Конструкция первого варианта изменения ориентации и фиксации положения лопасти относительно сцепки 159 представлена на фиг.18 и фиг.19. С помощью кронштейнов 163 на концах рычагов 156 установлены периферийные звездочки 157. К каждой из этих звездочек неподвижно соединены две параллельные направляющие пластины 165 и соосно кулачковый фланец 166. Звездочка с фланцем сохраняют свою ориентацию при вращении вокруг оси 164.

Остальные конструктивные элементы узла ориентации и фиксации лопасти 167-177 установлены на шарнирном соединении двух соседних сцепок 159. На втулке лопасти 177 установлены нижний 168 и верхний 170 фланцы. Нижний фланец связан со втулкой лопасти неподвижно. Верхний фланец свободно вращается во втулке. Внешний контур верхнего торца фланца 170 имеет форму прямоугольника. Торец фланца свободно входит в пространство между параллельными пластинами 165, и фланец при этом занимает положение соосное звездочке 157.

Верхний и нижний фланцы связаны между с помощью аккумулирующей энергию пружины 169. В течение полпериода вращения колеса 154, 155 верхний прямоугольный торец фланца 170 находится между двумя пластинами 165. Нижний фланец 168, угловое положение которого относительно сцепки 159 зафиксировано фиксаторами 172, закручивает пружину 169 на 180°.

Фиксаторы установлены симметрично с двух сторон относительно нижнего фланца. Фланец имеет четыре отверстия, расположенные через 90° друг от друга. Концы фиксаторов входят в два противоположные отверстия фланца и фиксируют его положение.

Фиксаторы 172 установлены на сцепке 159 с помощью плоских шарниров 173 и с помощью пружины 174 обеспечивают фиксацию положения лопасти на активном и пассивном участках его движения.

После того как сцепка изменит свое направление движения (ориентацию) на 180°, т.е. совершит пол-оборота вокруг соответствующего колеса, рычаги 171 наталкиваются на кулачки фланца 166. В результате взаимодействия кулачков с рычагами концы фиксаторов 172 выходят из отверстий фланца. После этого заведенная на 180° аккумулирующая пружина поворачивает нижний фланец 168 и связанную с ним лопасть на 90°. Концы подпружиненных фиксаторов 172 занимают вторую пару отверстий нижнего фланца. После этого начинается прямолинейный участок движения лопасти. При этом прямоугольный торец верхнего фланца 167 выходит из промежутка между плоскопараллельными пластинами 165.

Сохранившаяся энергия закрутки аккумулирующей пружины 169 приводит к повороту верхнего фланца 170 на 90° в обратном направлении. После этого пружина принимает и сохраняет нейтральное положение на всем прямолинейном участке движения лопасти.

На фиг.19 показан вид сверху на узел изменения ориентации лопасти.

Звездочка 157 неподвижно связана с кулачковым фланцем 166, который через кулачки взаимодействует с рычагами 171.

На фиг.20 представлена конструкция второго варианта узла изменения ориентации и фиксации положения лопасти в гидропреобразователе энергии по фиг.17.

На втулке лопасти 177 неподвижно установлена упорная втулка 178. Пружина 179, установленная между упорной втулкой 178 и фланцем лопасти 180, обеспечивает подъем и взаимодействие этого фланца с верхним фланцем 182. Палец направляющий 181 обеспечивает только продольное смещение фланца 180 относительно втулки лопасти 177. На верхней торцевой поверхности фланца лопасти установлены кулачки 182. Подшипники отжимные 184 и храповик установлены на нижней торцевой поверхности верхнего фланца 182. При взаимодействии кулачков 183 с отжимными подшипниками 184 фланец лопасти смещается вниз. При этом фиксирующий палец 187, неподвижно установленный в сцепке 159, выходит из сцепления с фланцем лопасти. Для сцепления используются четыре отверстия 188, размещенные по кругу через 90° друг от друга. Наконечник пальца 187 входит по очереди в эти отверстия и фиксирует положение лопасти через каждые полпериода на активном и пассивном прямолинейных участках его движения.

Для принудительного изменения ориентации лопасти используется сила взаимодействия наконечника 189 с упором 190 рычага 156 на сегментный упор 186. Сегментный упор неподвижно закреплен сверху на фланце 182 и взаимодействует с упором рычага 190. Вилка рычага 189 входит в зазор между упором 186 и верхним фланцем 182. Сцепки приводят во вращение колеса 154, 155 по часовой стрелке. После поворота платформ на угол 180° кулачки 183 наталкиваются на отжимные подшипники 184. В результате их взаимодействия фланец лопасти 180 опускается вниз и выходит из сцепления со сцепкой 159. После чего под воздействием упора рычага 190 на сегментный упор 186 фланец 182 меняет свою ориентацию на 90°.

При дальнейшем повороте фланца с храповиком на 90° вокруг втулки лопасти 177 храповик 185 приводит к принудительному повороту лопасти на 90°.

Таким образом, подпружиненный фланец лопасти 180 с двумя кулачками, четырьмя отверстиями и радиальными пазами взаимодействует с отжимными подшипниками и храповиком, установленными на верхнем фланце 182, а также с фиксирующим пальцем, закрепленным в сцепке.

Храповик имеет специальную форму (см. фиг.23) и эксцентричное крепление. Когда фланец 180 находится в верхнем положении и палец 187 фиксирует положение лопасти, наконечник храповика приподнят и он скользит по поверхности фланца лопасти (фиг.23, позиция а).

После снятия фиксации и при опущенном положении фланца лопасти наконечник храповика 191 входит в радиальную канавку 192 (см. фиг.23, позиция б). В дальнейшем фланцы 182 и 180 разворачиваются совместно на 90°, после чего палец 187 снова входит в отверстие 188 и фиксирует положение лопасти на всем протяжении прямолинейного движения.

Сцепки при этом приводят во вращение колеса 154, 155 по часовой стрелке.

Для обеспечения положительной плавучести на втулках лопастей 177 могут быть установлены понтоны (герметичные камеры).

Принцип работы гидроварианта преобразователя на фиг.24 заключается в следующем.

Плоские лопасти 198 вращаются вокруг горизонтальных осей 197, при этом концы осей вращения лопастей шарнирно соединены с узлами стыковки сцепок. Вращение лопастей происходит вокруг двух горизонтальных пар колес 193, 194. Колеса эти вращаются вокруг двух горизонтальных осей, установленных параллельно друг другу на четырех стоянках 195. Оси вращения лопастей также ориентированы горизонтально. Стояки неподвижно установлены в потоке воды так, чтобы нижние лопасти, ориентированные перпендикулярно течению реки, оказались под водой. При этом верхние лопасти, ориентированные по направлению течения реки, были выше уровня реки. Преобразователь может работать и в том случае, когда все лопасти окажутся под водой. В этом случае генератор должен быть установлен выше, и вращение на его якорь передается с помощью двух пар конических шестерен или с помощью ременной передачи. Сцепки 199 имеют длину, равную радиусу окружности колес, т.е. длине рычагов 200.

Сцепки 199 образуют две замкнутые цепи, параллельные друг другу, и связывают два карусельных механизма друг с другом. Кроме того, через узловые точки шарнирного соединения параллельных цепей проходят горизонтальные втулки лопастей. Образуется своеобразное беличье колесо (см. фиг.24).

Втулки лопастей взаимодействуют с узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей 201. Эти узлы изменяют ориентацию лопастей так, что лопасти нижнего ряда устанавливаются перпендикулярно течению реки, а верхнего ряда - вдоль указанного течения. Электрогенератор (насос) устанавливается неподвижно на одном (или двух) из стояков.

На правых концах осей вращения лопастей установлены узлы изменения ориентации и фиксации лопастей 201. По конструкции эти узлы могут быть выполнены согласно фиг.20. Для обеспечения необходимой положительной плавучести лопастей, такой, чтобы они не всплывали вверх и не тонули на дно реки, возможно применение специальных понтонов (герметичных камер), аналогично фиг.18. Целесообразно выполнить лопасти полыми. Вес объема вытесненной лопастями воды должен быть равен весу лопастей 198 совместно с весом узла изменения ориентации 201 и сцепок 199. Кроме того, для обеспечения положительной плавучести лопасти могут быть изготовлены из пластики с малым удельным весом.

На пассивном участке (см. фиг.24) лопасти ориентированы вдоль направления течения реки. Для уменьшения лобового сопротивления сечению лопастей и понтонов необходимо придать обтекаемую форму.

Дальнейшее упрощение конструкции преобразователя может быть достигнуто тем, что фиксируют положение лопастей 198 относительно сцепок 199. На всем протяжении активного и пассивного участков движения плоскости лопасти перпендикулярны сцепкам, т.е. направлению движения реки. Каждая лопасть ориентирована перпендикулярно соответствующей сцепке и соединена с ней неподвижно. Для нормального функционирования преобразователя необходимо, чтобы пассивный участок проходил по воздуху, т.е. выше уровня реки. В этом случае упрощается также узел крепления электрогенератора (насоса) 202.

Для предотвращения провисания лопастей на пассивном участке траектории их движения используются натянутые с двух сторон тросы 204. Тросы натянуты параллельно друг другу, и концы их связаны с вертикальными неподвижными стояками 195. По тросам катаются катки 205, шарнирно установленные на концах осей вращения лопастей 197. Это предотвращает провисание лопастей на пассивном участке.

Расстояние между параллельными тросами по вертикали равно 1,73 R. При большом количестве лопастей для уменьшения стрелки провисания могут быть использованы шарнирные подпорки, установленные с двух сторон по середине преобразователя.

С помощью тросов концы стояков могут быть привязаны к колышкам, забитым с двух сторон берега реки.

Аналогичным путем с помощью тросов может быть предотвращено провисание лопастей под водой и на активном участке их продвижения. В этом случае нет необходимости в применении понтонов или в использовании пустотелых лопастей.

На обоих концах осей вращения лопастей 197 шарнирно устанавливаются катки 205, которые взаимодействуют с четырьмя тросами 204, натянутыми попарно параллельно с двух сторон от колес 193, 194.

Преобразователь энергии текучей среды может найти применение для выработки тепловой энергии (обогрев помещений, нагрев воды), механической энергии (отбор энергии с приводного вала для привода механического оборудования, например мельницы или насоса) в отделенных и изолированных местах, где отсутствует централизованное энергоснабжение.

Источники информации

1. Цыбульников С.И. Ветроэнергетическая установка. Патент RU № 2125182, кл. F 03 D 5/04, 20.01.99 г., бюл. № 2.

2. Алиев А.С. Ветродвигатель Алиева, патент RU № 2224135, кл. F 03 D 5/00 от 05.05.2002 г.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. Том.2. М.: Машиностроение, 1980, с.209-215.

Преобразователь энергии текучей среды относится к области возобновляющихся источников энергии, а именно ветро- и гидроэнергии. Технический результат заключается в значительном повышении мощности преобразователя энергии и чувствительности к слабым потокам ветра и воды. Преобразователь содержит неподвижную стойку с выходным валом, платформы с плоскими лопастями, узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей. Платформы закреплены неподвижно вокруг выходного вала и содержат дополнительно центральную, периферийные звездочки и цепь. При этом, периферийные звездочки установлены на узлах изменения ориентации и фиксации положения лопастей и через цепь кинематически связаны с центральной звездочкой, установленной на неподвижной стойке с возможностью поворота и фиксации углового положения. Дополнительно, преобразователь энергии текучей среды содержит два колеса, шарнирно установленных на вертикальных стойках вдоль течения среды (воды), а также сцепки, шарнирно связанные друг с другом и взаимодействующие с узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей, которые, в свою очередь, взаимодействуют через первые и вторые периферийные звездочки с центральными звездочками соответствующих колес. Дополнительно преобразователь содержит второй вал с радиальными рычагами, кинематически связанные вторые периферийные звездочки и центральную звездочку, установленную на втором указателе направления течения среды, кроме того, лопасти связаны друг с другом сцепками, взаимодействующими с наконечниками рычагов и узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 25 ил.

1. Преобразователь энергии текучей среды, содержащий неподвижную стойку с выходным валом, платформы с плоскими лопастями, в корневой части которых установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопастей, отличающийся тем, что платформы закреплены неподвижно вокруг выходного вала и содержат дополнительно центральную, периферийные звездочки и цепь, при этом периферийные звездочки установлены на узлах изменения ориентации и фиксации положения лопастей и через цепь кинематически связаны с центральной звездочкой, установленной на неподвижной стойке с возможностью поворота и фиксации углового положения.2. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что содержит указатель течения среды (флюгер), который устанавливается на неподвижной стойке с возможностью свободного вращения, и неподвижно связан с центральной звездочкой.3. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что содержит дополнительно кинематически связанные второй вертикальный вал, второй ярус вертикальных плоских лопастей, а также первые и вторые обгонные муфты и ведущие шестерни, кинематически связанные через ведомую шестерню с электрогенератором (насосом), при этом ступицы первой и второй обгонных муфт неподвижно соединены с первым и вторым валами, а обоймы их - с шестернями соответственно.4. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что преобразователь энергии подвешен на горизонтальной балке лопастями вниз, а каждый узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит дополнительную звездочку, при этом все звездочки платформ цепью связаны с центральной звездой, установленной на неподвижной оси вращения выходного вала и связанной неподвижно с указателем и фиксатором узла поворота.5. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит фланец с кулачками, опорные подшипники, верхние и нижние полумуфты сцепные, кинематически связанные первую, вторую внутренние звездочки, верхнюю и нижнюю сегментные звездочки, внутреннюю цепь, фланец сцепления, вторую пружину, а также внешнюю звездочку и связанное с ней неподвижно нижнее коромысло, установленное на стойке лопасти с возможностью свободного вращения, на концах которого симметрично установлены две половины лопасти с возможностью поворота до 90° во взаимно противоположных направлениях, при этом нижние полумуфты сцепные неподвижно связаны с соответствующими внутренними звездочками и с кулачковым фланцем, установленным с возможностью продольного смещения и взаимодействующим с опорными подшипниками, кроме того, внутренние звездочки через вторую цепь взаимодействуют с верхними и нижними сегментными звездочками, которые связаны неподвижно с соосным фланцем сцепления, который, в свою очередь, через вторую пружину взаимодействует с платформой, кроме того, верхние полумуфты сцепные связаны неподвижно с соответствующими половинами лопасти.6. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что выходной вал и оси вращения лопастей ориентированы горизонтально, а плоскость вращения лопастей вертикальна и параллельна плоскости ориентации флюгера, при этом флюгер выполнен в виде усеченного конуса, который взаимодействует с центральной звездочкой и лопастями.7. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что платформы вращаются на колесах вокруг выходного вала по кругу, а узел изменения ориентации и фиксации положения одинарной лопасти содержит соосно установленные фланец лопасти, фланец ориентации и фланец с защелками, при этом на второй втулке, связанной неподвижно с первой звездочкой, фланец ориентации установлен неподвижно, а фланец с двумя защелками - с возможностью свободного вращения, кроме того, фланец с защелками через пружину накопителя энергии взаимодействует с платформой, а через две защелки - с двумя отжимными подшипниками, установленными на платформе, при этом первая звездочка через соответствующую цепь взаимодействует с центральной звездочкой, неподвижно установленной на втулке флюгера.8. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти включает в себя ведущий фланец с двумя кулачками и двумя парами пальцев разной длины, фланец с фиксированной ориентацией с двумя отверстиями и фланец ведомый с четырьмя отверстиями, которые взаимодействуют с соответствующими двумя парами пальцев, неподвижно закрепленными в ведущем фланце, который, в свою очередь, через кулачки взаимодействует с отжимными подшипниками, установленными на корпусе платформы.9. Преобразователь энергии текучей среды по п.1, отличающийся тем, что узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит кинематически связанные фланец с фиксированной ориентацией, пружину и фланец лопасти, а также третью и четвертую периферийные звездочки, вторую центральную звездочку, штангу с подшипником и собачку, при этом каждая лопасть состоит из двух половин, шарнирно установленных между верхним и нижним коромыслами, в корневой части которых неподвижно установлены периферийные звездочки, кинематически связанные со второй центральной звездочкой, неподвижно связанной с фланцем лопасти, при этом первая звездочка неподвижно связана с фланцем с фиксированной ориентацией и нижним коромыслом, кроме того, фланец лопасти через фиксатор и штангу взаимодействует через барабан с наклонным пазом и шток с пальцем с флюгером конической формы, шарнирно установленным на оси вращения выходного вала преобразователя.10. Преобразователь энергии текучей среды, содержащий платформы с плоскими вертикальными лопастями, в корневой части которых установлены узлы изменения ориентации и фиксации положения лопасти, отличающийся тем, что содержит дополнительно два колеса, шарнирно установленных на вертикальных стойках вдоль течения среды (воды), а также сцепки, шарнирно связанные друг с другом и взаимодействующие с узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей, которые, в свою очередь, взаимодействуют через первые и вторые периферийные звездочки с центральными звездочками соответствующих колес.11. Преобразователь энергии текучей среды, содержащий вертикальный вал с радиальными рычагами, вертикальные плоские лопасти, в корневой части которых установлены узлы изменения и фиксации положения лопасти, а также периферийные звездочки, кинематически связанные с центральной звездочкой, установленной на указателе направления течения текучей среды (реки), отличающийся тем, что содержит дополнительно второй вал с радиальными рычагами, кинематически связанные вторые периферийные звездочки и центральную звездочку, установленную на втором указателе направления течения среды, кроме того, лопасти связаны друг с другом сцепками, взаимодействующими с наконечниками рычагов и узлами изменения ориентации и фиксации положения лопастей.12. Преобразователь энергии текучей среды по п.11, отличающийся тем, что узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит кулачковый фланец с двумя параллельными пластинками, неподвижно связанный с соответствующей периферийной звездочкой, кинематически связанные верхний, нижний фланцы и пружину, а также подпружиненные рычаги с фиксаторами, шарнирно установленные на сцепке и взаимодействующие с кулачковым фланцем и через фиксаторы с нижним фланцем.13. Преобразователь энергии текучей среды по п.11, отличающийся тем, что узел изменения ориентации и фиксации положения лопасти содержит верхний фланец с сегментным упором, двумя отжимными подшипниками и храповиком, подпружиненный фланец лопасти с кулачками, четырьмя отверстиями и пазами, установленный на втулке лопасти с возможностью продольного смещения, а также фиксирующий палец, неподвижно закрепленный в сцепке и взаимодействующий с отверстиями фланца лопасти, кулачки которого взаимодействуют с отжимными подшипниками, при этом наконечник храповика взаимодействует с пазами фланца лопасти, а наконечник рычага - с сегментным упором верхнего фланца.14. Преобразователь энергии текучей среды по любому из п.12 или 13, отличающийся тем, что на втулках лопастей установлены понтоны.15. Преобразователь энергии текучей среды по п.13, отличающийся тем, что оси вращения валов колес и лопастей ориентированы горизонтально и содержат дополнительно вторую пару колес и вторую замкнутую цепь из сцепок, ориентированную параллельно первой и взаимодействующей с лопастями, при этом оси вращения колес шарнирно установлены на четырех вновь введенных стояках, кроме того, один (или два) выходной вал кинематически связан с электрогенератором (насосом), неподвижно установленным на одном (или двух) из стояков.16. Преобразователь энергии текучей среды по п.15, отличающийся тем, что на обоих концах осей вращения лопастей шарнирно установлены катки, взаимодействующие с четырьмя тросами, натянутыми попарно параллельно с двух сторон от колес.17. Преобразователь энергии текучей среды по п.15, отличающийся тем, что каждая лопасть ориентирована перпендикулярно и соединена неподвижно с соответствующей сцепкой.