МНОГОЦЕЛЕВОЕ РОТОРНОЕ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ) И ГЕНЕРИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ТАКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2016 года по МПК F03B17/06 F03B3/18 F03D3/06 

[Область техники]

Настоящее изобретение относится к многоцелевому роторному устройству и генерирующей системе, включающей его, и, более конкретно, к многоцелевому роторному устройству, предназначенному для эффективного направления равномерных или неравномерных и исключительно сильных нагрузок, получаемых от энергии потока разных текучих сред, создаваемых в земле, потоках, море и т.д., чтобы довести до максимума эффективность вращения и посредством этого генерировать чистую энергию с высокой эффективностью, без вреда для глобальной окружающей среды, и к генерирующей системе, включающей это устройство.

[Предпосылки для создания изобретения]

В настоящее время, когда существующие ископаемые источники энергии постепенно истощаются и когда на передний план выходят вопросы защиты окружающей среды, уже в течение длительного время ведутся исследования по эффективному использованию чистой альтернативной энергии, в частности нагрузок, получаемых из энергии воды, энергии приливов, энергии волн и т.д., а также нагрузок, вызываемых энергией ветра.

В качестве представительного способа и устройств существует способ генерации энергии воды, в котором используется плотина, генерирующее устройство для энергии прилива, которое использует отлив и прилив морской воды из-за притяжения Луны, генерирующее устройство для энергии волн, которое использует вертикальное движение волн и т.д. Помимо этого существуют генерирующее устройство для энергии ветра с горизонтальной осью и генерирующее устройство для энергии ветра с вертикальной осью, которые используют энергию ветра. Чистая энергия, полученная с использованием таких устройств, эффективно используется во всем мире, но можно видеть, что поля деятельности для усовершенствования не имеют границ.

Для этого эффективно проводятся исследования по технологии генерации с использованием энергии воды или энергии приливов и энергии волн. Однако, как проблемы в исследованиях по использованию энергии приливов, существуют такие проблемы, как трудности, вызываемые направлениями и величиной изменяющихся нагрузок, и громадный объем инвестиций, а также способ строительства бухты. Помимо этого, в течение длительного времени исследуют основные принципы генерации энергии волн, которая использует нагрузки неравномерных волн. Однако из-за разных технических трудностей, таких как трудности монтажа конструкций в сильно изменяющемся море, исследования технологии генерации в настоящее время все еще остаются на этапе испытаний.

Помимо этого, генерация энергии воды используется в течение длительного времени, но из-за трудностей, таких как ограниченность мест строительства дополнительных мощностей для генерации энергии воды и огромный объем расходов. В последнее время развивается строительство малых и сверхмалых гидроэлектростанций, в котором используются малые плотины, перекрывающие реки или потоки. Однако способ блокировки водного пути имеет экологические проблемы, которые приводят к нарушению экосистемы, например, блокируют движение рыбы.

В то же время, самое распространенное генерирующее устройство для ветровой энергии с горизонтальной осью имеет высокоэффективную конструкцию, в которой используется подъемная сила. Однако, как наибольшая проблема существует ограничение по месту установки, которое имело бы превосходное ветровое качество в том, что ветер непрерывно дует в определенном направлении, поскольку направление вращения может изменяться в зависимости от направления ветра. Трудно создать подъемную силу в случае ветра, имеющего определенную или меньшую скорость, и устройство останавливают для того, чтобы защитить его в случае сильного ветра, имеющего определенную или большую скорость. Существует проблема установки тяжелого генератора на стойку в высоком положении. Поэтому существуют трудности, заключающиеся в том, что требуются высокие расходы на монтаж из-за устройств, используемых для компенсации таких проблем. Помимо этого, в случае генерирующего устройства для ветровой энергии с вертикальной осью, которое не испытывает влияния направления ветра, существует проблема в том, что нагрузки действия и противодействия действуют на нагрузки во всех направлениях от центральной оси, снижая КПД установки. Этот тип устройства классифицируется как тип лобового сопротивления, который эффективен в случае ветра малой скорости, и тип подъемной силы, который эффективен в случае ветра большой скорости. Однако генерирующее устройство для энергии ветра с вертикальной осью имеет малоэффективную конструкцию и в действительности имеет трудности при масштабной генерации.

Поэтому, чтобы преодолеть эту низкую эффективность, которая является слабым местом вертикального типа, в последние годы ведутся многие исследования. Например, проводятся исследования способа использования ротора Савониуса и ротора Дарье вместе и исследования по разработке механической формы лопасти в случае типа Савониуса, конфигурированной для использования лобового сопротивления, или прикрепление вспомогательного устройства, конфигурированного для частичного направления ветра наружу. В случае способа, использующего подъемную силу, совершенствуется конструкция или способ сборки лопасти, или разрабатывается устройство с изменением угла атаки для лопасти. Поэтому разработаны устройства для повышения КПД генерирующего устройства с вертикальной осью.

Однако в случае вспомогательного устройства, конфигурированного для направления ветра на устройство, использующее лобовое сопротивление при вращении, то при увеличении размера устройства возникает проблема в том, что быстрая реакция на направление ветра неэффективна в месте, где направление ветра часто меняется, и в том, что конструкция и конфигурация направляющих лопаток и внутренних лопастей неэффективны, а поэтому непрактичны. В случае малой скорости устройства с изменением угла атаки применимы к лопастям, использующим подъемную силу. Однако, по существу, когда разница в нагрузках заметная или при быстром вращении трудно реагировать эффективно и быстро. Поэтому нельзя получить повышенный КПД.

В то же время, на Фиг. 1a представлена схема, иллюстрирующая первый пример традиционного роторного устройства. Как показано на чертеже, если нагрузки создаются в направлении стрелки с использованием центрального выходного вала 4 в качестве стартовой точки, части ′a1′ и части ′a2′, которые разделены по вертикальной линии 1A, проведенной к центру выходного вала 4 в направлении потока текучих сред, нагрузки действуют на часть ′a1′ в качестве действия, но нагрузки действуют на часть ′a2′ на другой стороне как реакция. Поэтому существует проблема в том, что достигается только очень малая сила вращения ротора 1, соответствующая получаемому КПД из-за изогнутой формы лопастей 5.

Помимо этого, на Фиг. 1b приведена схема, иллюстрирующая второй пример традиционного роторного устройства. Как показано на чертеже, из-за устройства направления нагрузки 2, имеющего форму изогнутых направляющих пластин 6 вне ротора 1, можно направлять нагрузку в такой широкой области как ′b1′. Однако направляющие пластины 6 внешнего устройства направления нагрузки 2 выполнены в изогнутой форме. Поэтому нагрузки, направляемые внутрь по кривой, действуют в направлении центра выходного вала 4 ротора 1. Представлена конструкция как таковая, которая не может развивать большую силу вращения.

На Фиг. 1c представлена схема, иллюстрирующая третий пример традиционного роторного устройства. Как показано на чертеже, из-за устройства направления нагрузки 2a в форме направляющих пластин 6a, которые имеют прямолинейную конструкцию и расположены по диагонали снаружи ротора 1, можно видеть, что нагрузки эффективно направляются. Однако, с точки зрения конструкции лопастей 6a ротора 1, нагрузки, которые направляются на часть ′c2′, расположенную далеко от центрального выходного вала 4, создают большую силу вращения, но часть ′c1′ расположена на небольшом расстоянии от выходного вала 4 и имеет ограничение в том, что с точки зрения конструкции лопастей 6a ротора 1 трудно получить большую силу вращения.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения является устройство по KR 20100027571, 11.03.2010. Однако пластины направления нагрузки указанного устройства обладают тем недостатком, что не позволяют достичь относительно большой силы вращения по отношению к заданным нагрузкам текучих сред.

[Техническая задача]

Настоящее изобретение направлено на решение вышеуказанных известных проблем, и цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить многоцелевое роторное устройство, конфигурированное для эффективного направления равномерных или неравномерных и исключительно тяжелых нагрузок, которые получены за счет энергии потока разных текучих сред, создаваемой землей, потоками, морем и т.д. для получения максимальной эффективности вращения и генерации чистой энергии с высоким КПД, без вреда для глобальной окружающей среды и предложить генерирующую систему, включающую такое устройство.

[Техническое решение]

Один аспект настоящего изобретения предлагает многоцелевое роторное устройство, включающее: ротор, который включает некоторое число лопастей по окружности, и тело направления нагрузки, которое направляет поток текучей среды, поступающий внутрь ротора, причем тело направления нагрузки включает верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, которые обращены друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединены друг с другом так, что ротор установлен с возможностью вращения; пластины направления нагрузки, которые соответствуют лопастям и установлены с возможностью вращения между верхним и нижним опорными элементами в продольном направлении; и стопорные пальцы, которые выполнены на внутренних поверхностях, обращенных к верхнему и нижнему опорным элементам, чтобы контролировать угол поворота пластин направления нагрузки, и причем стопорные пальцы выполнены как внутренние стопорные пальцы и наружные стопорные пальцы, чтобы определить пространство, в котором вращаются пластины направления нагрузки, и равномерно распределены в форме окружности в числе, соответствующем пластинам направления нагрузки, и причем пластины направления нагрузки установлены с возможностью вращения в пространство между стопорными пальцами, имеют шарнирные элементы с отверстием для установки шарнирного вала, которые соединены с верхним и нижним концами и установлены с возможностью вращения на верхний и нижний опорные элементы посредством болта вращающегося вала направляющей пластины, закрепленном в отверстии для установки шарнирного вала.

Еще один аспект настоящего изобретения предлагает многоцелевое роторное устройство, включающее: ротор, который включает некоторое число лопастей по окружности, и тело направления нагрузки, которое направляет поток текучей среды, поступающий внутрь ротора, причем тело направления нагрузки включает верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, которые обращены друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединены друг с другом так, что ротор установлен с возможностью вращения, и пластины направления нагрузки, которые установлены так, чтобы соответствовать лопастям между верхним и нижним опорными элементами.

Еще один аспект настоящего изобретения предлагает многоцелевое роторное устройство, включающее: ротор, конфигурированный так, чтобы включать некоторое число лопастей по окружности, и тело направления нагрузки, которое направляет поток текучей среды, поступающий внутрь ротора, причем тело направления нагрузки включает верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, которые обращены друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединены друг с другом так, что ротор установлен с возможностью вращения, верхнюю опорную плиту и нижнюю опорную плиту, которые выполнены отходящими от верхнего опорного элемента и нижнего опорного элемента, пластины направления нагрузки, которые расположены так, чтобы направлять нагрузки текучих сред в пространство между верхней опорной плитой и нижней опорной плитой, которое соответствует направлению притока текучих сред, посредством лопастей, и пластины предотвращения сопротивления, которые расположены на обоих краях пути потока текучих сред в направлении потока текучих сред и подсоединены и установлены на пластины направления нагрузки, чтобы минимизировать сопротивление вращению ротора.

Еще один аспект настоящего изобретения предлагает генерирующую систему, которая включает многоцелевое роторное устройство, включающее: многоцелевое роторное устройство согласно любому одному из вышеприведенных аспектов и конструкцию для установки роторного устройства, выполненную так, чтобы установить многоцелевое роторное устройство.

Кроме того, конструкция для установки роторного устройства может включать тело, плавающее в воде, которое имеет камеру плавучести для плавания на воде, и фиксирующее средство, которое имеет по меньшей мере одну соединительную проволоку, один конец которой соединен с телом, плавающим в воде, и груз, соединенный с другим концом соединительной проволоки, чтобы зафиксировать тело, плавающее в воде, так, что тело, плавающее в воде, покачивается или переворачивается на воде.

[Полезные эффекты]

Согласно многоцелевому роторному устройству настоящего изобретения, поскольку равномерные или неравномерные и исключительно тяжелые нагрузки, получаемые за счет энергии потока разных текучих сред, создаваемых землей, потоками, морем и т.д., эффективно направляются на ротор с использованием непроводящего направляющего тела, и этим может быть получена сила вращения (момент вращения), можно генерировать чистую электрическую энергию с высокой эффективностью, не нанося вреда глобальной окружающей среде. В частности, поскольку нагрузки одновременно действуют на некоторое число лопастей, которые расположены на краевой части, отстоящей от центра (оси) ротора, один эффект заключается в получении большой силы вращения.

Также, с учетом характеристик (плотности и т.д.) текучих сред (воздух, вода и т.д.), поступающих в тело направления нагрузки, или величины (скорость потока и т.д.) нагрузок, поскольку лопасти ротора могут быть легко заменены на лопасти для подъемной силы, лопасти для лобового сопротивления, гибридные лопасти и т.д. и имеют форму, зависящую от различных окружающих сред и мест или мощностей, может быть реализовано многоцелевое роторное устройство большой мощности.

Помимо этого, поскольку величину нагрузки, поступающей в ротор, можно регулировать или блокировать средством открывания и закрывания нагрузки, в случае проведения технического обслуживания или в случае природных бедствий, таких как тайфун, приливные волны, преимущество заключается в том, что можно закрыть пластины направления нагрузки, чтобы текучая среда не поступала внутрь ротора, и надежно защитить многоцелевое роторное устройство.

В то же время, генерирующая система, включающая многоцелевое роторное устройство согласно настоящему изобретению, не только может преобразовывать и производить все нагрузки энергии волн, энергии приливов и энергии ветра, генерируемой на море в электрическую энергию, но и может быть эффективно использована в качестве морской генерирующей системы, поскольку она имеет камеру с маяком. В частности, поскольку тело, плавающее в воде, имеет полую конструкцию, генерирующую систему легко перемещать. Когда вода нагнетается во внутреннее пространство после того, как генерирующая система перемещена на место установки, поскольку генерирующая система более прочно зафиксирована массой воды, даже хотя генерирующая система расположена в открытом море, она может удерживаться в стабильном установленном состоянии без качания или переворачивания тайфуном или приливными волнами.

[Описание чертежей]

Фиг. 1a - Фиг. 1c - схемы, иллюстрирующие традиционное роторное устройство;

Фиг. 2a - перспективный вид, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2b - перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2c - вид в разрезе по линии G-G с Фиг. 2a;

Фиг. 2d - схематический вид в плане, иллюстрирующий работу многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2e и Фиг. 2f - схемы, иллюстрирующие другие примеры лопастей, применимых в многоцелевом роторном устройстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2g - перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий модифицированный пример многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2h - вырез перспективного вида с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий одну из основных деталей для описания модифицированного примера многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3a - перспективный вид, иллюстрирующий схематическую конфигурацию многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3b - перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий схематическую конфигурацию многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3c - вид в разрезе по линии H-H с Фиг. 3a;

Фиг. 3d - увеличенный и перспективный вид с пространственным разделением деталей части В с Фиг. 3a;

Фиг. 3e - увеличенный вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий одну из основных деталей для описания работы многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3f - вид в разрезе по линии H-H с Фиг. 3a для описания модифицированного примера многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4a - перспективный вид, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4b - перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4c - вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4d - увеличенный вид в разрезе части D с Фиг. 4a;

Фиг. 4e - перспективный вид с пространственным разделением деталей части E с Фиг. 4d;

Фиг. 4f и Фиг. 4g - увеличенный вид одной из основных деталей и вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий работу многоцелевого роторного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5a - схематический вид в плане, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5b - схематический вид сбоку, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5c - вид в разрезе по линии J-J с Фиг. 5a;

Фиг. 5d - вид в разрезе по линии K-K с Фиг. 5b;

Фиг. 5e - схематический вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий модифицированный пример многоцелевого роторного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6a - перспективный вид, иллюстрирующий генерирующую систему, включающую многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 6b - полномасштабный вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию для установки роторного устройства генерирующей системы, включающей многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[Осуществление изобретения]

[Лучшие варианты осуществления настоящего изобретения]

Ниже будет приведено подробное описание многоцелевых роторных устройств согласно примерам вариантов осуществления настоящего изобретения и генерирующей системы со ссылками на прилагаемые чертежи.

На Фиг. 2a показан перспективный вид, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 2b приведен перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 2c показан вид в разрезе по линии G-G с Фиг. 2a, на Фиг. 2d приведен схематический вид в плане, иллюстрирующий работу многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, и на Фиг. 2e и Фиг. 2f приведены схемы, иллюстрирующие другие примеры лопастей, применимых в многоцелевом роторном устройстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг. 2a-Фиг. 2f, многоцелевое роторное устройство 1R согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения является устройством, конфигурированным так, чтобы получить стабильную однонаправленную силу вращения (момент вращения) с высокой эффективностью при равномерной и неравномерной или нерегулярной нагрузке, при которой положение заметно изменяется, за счет действия сил природы, таких как энергия воды, энергия волн, энергия приливов и энергия ветра, независимо от направления приложения нагрузки, причем устройство включает тело направления нагрузки 10 и ротор 20.

Тело направления нагрузки 10 включает верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′, которые обращены друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединены друг с другом так, что ротор 20 установлен с возможностью вращения, и некоторое число пластин направления нагрузки 13, которые расположены в продольном направлении и конфигурированы так, что образован круг между верхним и нижним опорными элементами 12 и 12′, чтобы соответствовать лопастям 21 ротора 20.

Верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ выполнены в одинаковой или сходной форме, так что они соединены друг с другом соответственно, и включают круглые кольца 12a, имеющие диаметры, на которых может быть расположено некоторое число пластин направления нагрузки 13 по окружности, и некоторое число соединительных секций 12b, расположенных так, чтобы пересекать центр круглых колец 12a.

Круглые кольца 12a и соединительные секции 12b могут быть в форме одного элемента, но в этом варианте осуществления круглые кольца 12a и соединительные секции 12b выполнены, соответственно, как отдельный независимый элемент и конфигурированы для крепления болтами, и соединительные секции 12b выполнены в форме, в которой отверстие 12c для установки подшипника проходит через центр тела, выполненного приблизительно крестообразным.

Также, стойка вала 16 соединена с отверстием 12c для установки подшипника на стороне нижнего опорного элемента 12′, так что тело направления нагрузки 10 может быть установлено в секциях, которые будут установлены (не показаны, установочная конструкция или место, в котором установлено многоцелевое роторное устройство). Стойка вала 16 выполнена так, что фланец 16a расположен на верхней стороне тела цилиндрической формы и прикреплен к соединительным секциям 12b болтами, и выходной вал 22 ротора 20 установлен с возможностью вращения в стойку вала 16.

Пластины направления нагрузки 13 служат в качестве вертикальных элементов, имеющих расстояние, соответствующее расстоянию между верхним и нижним опорными элементами 12 и 12′, и выполнены так, что текучие среды, поступающие в пространства между пластинами направления нагрузки 13, не выходят наружу и направляются на лопасти 21. В этой связи, как показано на Фиг. 2c, форма поперечного сечения пластин направления нагрузки 13 сформирована из прямолинейных секций 13a, выполненных линейно от наружной окружности края верхнего опорного элемента 12 и нижнего опорного элемента 12′ в направлении центра ротора 10, и диагональных секций 13b, которые изогнуты на концах прямолинейных секций 13a в направлении вращения ротора 10 и доходят до точки, близкой к наружной окружности края лопастей 21.

В частности, прямолинейные секции 13a и диагональные секции 13b пластин направления нагрузки 13 выполнены с наклоном, по которому текучие среды, проходящие между соседними диагональными секциями 13b пластин направления нагрузки 13 направляются к наружной части (часть края лопастей, удаленных от выходного вала ротора).

В то же время, как показано на Фиг. 2b и Фиг. 2c, ротор 20 включает лопасти 21, выходной вал 22, который выполнен в форме бруса смещен по вертикали, центральный цилиндр 23, который соединен с выходным валом 22 и выполнен в форме цилиндра, и круглые обода 24, которые установлены на верхней и нижней сторонах центрального цилиндра 23 посредством некоторого числа опор 25, так что лопасти 21 зафиксированы и установлены с возможностью вращения на теле направления нагрузки 10 подшипниками 26, установленными между верхним и нижним концами выходного вала 22 и в отверстии 12c для установки подшипника верхнего опорного элемента 12 и нижнего опорного элемента 12′.

Лопасти 21 предназначены для создания силы вращения из-за нагрузок текучих сред, проходящих через пластины направления нагрузки 13, и могут быть выбраны из лопастей для лобового сопротивления (см. Фиг. 2f), конфигурированных для вращения из-за лобового сопротивления, создаваемого на лопастях типа весла, или типа Савониуса, или лопастей для подъемной силы (см. Фиг. 2d), конфигурированных для вращения из-за подъемной силы, создаваемой на лопастях типа Дарье или типа H (Gyromill), или можно использовать сочетание лопастей для лобового сопротивления и лопастей для подъемной силы. Однако в этом варианте осуществления лопасти 21 выполнены так, что используются лопасти для подъемной силы с превосходными аэродинамическими характеристиками при отношении окружной скорости 1 или больше.

Например, как показано на Фиг. 2c, лопасть для подъемной силы выполнена как лопасть с аэродинамическим профилем, который является представительной формой. Как известно в данной области техники, лопасть с аэродинамическим профилем имеет поперечное сечение обтекаемой формы, и части а заднего края помещены в круглые обода 24 и соединены с ними, и части b переднего края установлены по окружности ротора 20.

Также, лопасть с аэродинамическим профилем имеет установочную канавку 21a, которая имеет вертикальный вогнутый профиль на ее заднем конце для введения в круглые обода 24 и крепится к круглым ободам 24 болтами, прикрепленными к фиксирующей скобе 21b, которая выступает так, чтобы входить в контакт с установочной канавкой 21a.

В то же время, как показано на Фиг. 2e, лопасти для подъемной силы могут быть выполнены как лопасть с аэродинамическим профилем, имеющая вырез с, выполненный во внутренней поверхности. В лопасти с аэродинамическим профилем, имеющей выполненный в ней вырез, когда вырез с выполнен во внутренней поверхности, лобовое сопротивление, а также подъемную силу создают текучие среды, действующие на одну сторону внутренней поверхности. Преимущество здесь заключается в создании момента вращения лобовым сопротивлением в области потока низкой скорости при отношении окружной скорости (скорость аэродинамического конца/скорость вращения лопастей) 1 или меньше.

Теперь будет описана работа многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

В многоцелевом роторном устройстве 1R согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения пластины направления нагрузки 13, используемые для направления основных нагрузок текучих сред на лопасти 21, выполнены по всей окружности ротора 20 и в форме, которая может эффективно направлять нагрузки текучих сред на ротор. Таким образом, даже когда нагрузки текучих сред действуют со всех направлений, может быть получена большая сила вращения.

Как показано на Фиг. 2c, так как структура поперечного сечения пластин направления нагрузки 13 включает прямолинейные секции 13a, выполненные линейно в направлении центра, и диагональные секции 13b, которые изогнуты на конце прямолинейных секций 13a и доходят до точки рядом с наружной окружностью края лопастей 21, текучие среды, поступающие в пространства между пластинами направления нагрузки 13, не выходят наружу и направляются к лопастям 21. Преимущество как таковое здесь заключается в получении относительно большой силы вращения при ограниченных нагрузках текучих сред.

В теле направления нагрузки 10 согласно этому варианту осуществления, как показано на Фиг. 2d - Фиг. 2f, поскольку нагрузки эффективно направляются в широком диапазоне A1, эти нагрузки одновременно действуют на все лопасти. В результате, на выходном вале 22 ротора 20 может быть получена очень большая сила вращения.

На Фиг. 2g приведен перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий модифицированный пример многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, На Фиг. 2h показан вырез перспективного вида с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий одну из основных деталей для описания модифицированного примера многоцелевого роторного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг. 2g и Фиг. 2h, многоцелевое роторное устройство согласно модифицированному примеру включает тело направления нагрузки 10, ротор 20 и средство регулировки нагрузки и массы 19, конфигурированное так, что массу многоцелевого роторного устройства можно регулировать, тогда как нагрузки текучих сред, действующие на ротор 20, равномерно сглаживаются как однонаправленная сила вращения.

Средство регулировки нагрузки и массы 19 включает тело регулировки нагрузки и массы 19a, имеющее выходной вал 22, выполненный на верхней и нижней сторонах, и однонаправленные подшипники 26′, установленные на верхней и нижней сторонах выходного вала 22 и имеющие конструкцию, вращающуюся только в одном направлении.

Как показано на Фиг. 2h, тело регулировки нагрузки и массы 19a выполнено в роторе 20 и разделено на пространства 19с маховика, которые определены перегородкой 19b, выступающей к центральному пространству цилиндрического тела и создающей отсек, и конфигурированы для приема текучих сред, и пространства плавучести 19d, конфигурированные для регулировки плавучести. В каждом из пространств 19 с маховика и пространств плавучести 19d выполнено регулировочное отверстие 19e, чтобы регулировать количество нагнетаемых текучих сред.

При работе вышеупомянутого средства регулировки нагрузки и массы 19, как показано на Фиг. 2g и Фиг. 2h, в том случае, если нагрузки, такие как неравномерный поток энергии волн через тело направления нагрузки 10 и на лопасти 21, преимущество заключается в том, что однонаправленные подшипники 26′ оказывают нагрузки только в одном направлении, сила вращения равномерно сглаживается из-за эффекта маховика, получаемого за счет массы воды, принятой в пространстве 19с маховика в теле регулировки нагрузки и массы 19a, и масса ротора 20 снижается за счет использования пространств плавучести 19d, наполненных легким газом, таким как воздух, чтобы за счет плавучести повысить эффективность вращения в воде.

[Лучший вариант осуществления настоящего изобретения]

На Фиг. 3a приведен перспективный вид, схематически иллюстрирующий конфигурацию многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 3b приведен перспективный вид с пространственным разделением деталей, схематически иллюстрирующий конфигурацию многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 3c приведен вид в разрезе по линии H-H с Фиг. 3a. На Фиг. 3d приведен увеличенный и перспективный вид с пространственным разделением деталей части B с Фиг. 3a, на Фиг. 3e приведен увеличенный в плане, в разрезе, иллюстрирующий одну из основных деталей для описания работы многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и на Фиг. 3f приведен вид в разрезе по линии H-H с Фиг. 3a для описания модифицированного примера многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг. 3a - Фиг. 3e, многоцелевое роторное устройство 1R согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения включает тело направления нагрузки 10, ротор 20 и верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′, в которых расположено тело направления нагрузки 10 и которые соединены друг с другом на верхней и нижней сторонах, так что ротор установлен с возможностью вращения, некоторое множество пластин направления нагрузки 13 установлены с возможностью вращения в продольном направлении между верхним и нижним опорными элементами 12 и 12′, чтобы соответствовать лопастям 21 ротора 20, и стопорные пальцы 14 выполнены на внутренней стороне верхнего и нижнего опорных элементов 12 и 12′ и предназначены для управления углом вращения пластин направления нагрузки 13.

Поскольку верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ соединены, чтобы соответствовать друг другу, верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ выполнены в одинаковой или сходной форме и включают круглые кольца 12a, выполненные со стопорными пальцами 14, некоторое множество соединительных секций 12b расположены так, чтобы проходить через центр круглых колец 12a, и отверстие 12c для установки подшипника выполнено так, чтобы проходить через центры соединительных секций 12b.

Верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ прикреплены друг к другу некоторым числом опорных стоек 15, установленных в продольном направлении, и опорные стойки 15 могут быть выполнены в разных формах. Однако, в этом варианте осуществления верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ имеют такую конструкцию, что фланцы 15a выполнены на верхнем и нижнем концах стержнеобразной опоры и конфигурированы для соединения с опорными частями 12d, выступающими за них в круглые кольца 12a.

Стойка вала 16 соединена с отверстием 12c для установки подшипника на стороне нижнего опорного элемента 12′, так что тело направления нагрузки 10 установлено в секциях, которые будут установлены. Стойка вала 16 имеет фланцы 16a, выполненные на верхней стороне ее цилиндрического тела, прикреплена к соединительным секциям 12b и имеет выходной вал 22 ротора 20, установленный в ней с возможностью вращения.

В то же время, как показано на Фиг. 3c и Фиг. 3d, пластины направления нагрузки 13 имеют такую форму, при которой нагрузки текучих сред направляются по существу на лопасти 21, и установлены с возможностью вращения в пространстве между стопорными пальцами 14 с помощью болта вращающегося вала направляющей пластины 18, который прикреплен к верхнему и нижнему опорным элементам 12 и 12′. Шарнирные элементы 17 направляющих пластин, имеющие отверстие для установки шарнирного вала 17a, конфигурированы для соединения с верхним и нижним концами пластин направления нагрузки 13 крепежными элементами, такими как болты, и нижняя часть болта вращающегося вала направляющей пластины 18 конфигурирована для введения в отверстие для установки шарнирного вала 17a шарнирных элементов 17 направляющих пластин.

Стопорные пальцы 14 имеют такую конфигурацию, в котором выполнено пространство для вращения, так что пластины направления нагрузки 13 вращаются в заданном диапазоне и равномерно распределены по форме кольца в количестве, соответствующем пластинам направления нагрузки. Стопорные пальцы 14 расположены так, что внутренние стопорные пальцы 14a и наружные стопорные пальцы 14b спарены для каждой из пластин направления нагрузки 13. В этом случае, как показано на Фиг. 3e, положения внутренних стопорных пальцев 14a и наружных стопорных пальцев 14b расположены на внутренней и наружной сторонах круглых колец 12a, соответственно. Предпочтительно, чтобы угол вращения пластин направления нагрузки 13 был в диапазоне угла С до точки, близкой к переднему краю приблизительно в центре хорды (линия, соединяющая передний край с задним краем) в диапазоне угла, в котором нагрузки текучих сред создают относительно большую силу вращения.

В то же время, ротор 20 включает лопасти 21, выходной вал 22, выполненный в форме бруса и расположенный вертикально, центральный цилиндр 23, соединенный с выходным валом 22 и выполненный в форме цилиндра, и круглые обода 24, установленные на верхней и нижней сторонах центрального цилиндра 23 посредством некоторого числа опор 25, чтобы зафиксировать лопасти 21, и установленные в тело направления нагрузки 10 с подшипниками 26, введенными в верхний и нижний концы выходного вала 22 и установленным в отверстие 12c для установки подшипника верхнего опорного элемента 12 и нижнего опорного элемента 12′.

Лопасти 21 имеют такую конфигурацию, при которой сила вращения создается из-за нагрузок текучих сред, проходящих через пластины направления нагрузки 13. Как сказано для первого варианта осуществления, выше, лопасти 21 выбирают из лопастей для лобового сопротивления, лопастей для подъемной силы или используют лопасти для лобового сопротивления и лопасти для подъемной силы в сочетании. Однако в этом варианте осуществления лопасти 21 выполнены так, чтобы использовать лопасти для подъемной силы с превосходными аэродинамическими характеристиками при окружной скорости 1 или больше.

Теперь будет описана работа многоцелевого роторного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

В многоцелевом роторном устройстве согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения пластины направления нагрузки 13, используемые для направления по существу нагрузок текучих сред на лопасти 21, выполнены с возможностью вращения. Таким образом, даже при действии нагрузок текучих сред с всех направлений может быть эффективно получена сила вращения. Помимо этого, как показано на Фиг. 3e, поскольку пластины направления нагрузки 13 вращаются в пространстве между внутренними стопорными пальцами 14a и наружными стопорными пальцами 14b, которое определено в диапазоне угла C, который создает большую силу вращения, преимущество заключается в получении относительно большой силы вращения по отношению к заданным нагрузкам текучих сред.

Как показано на Фиг. 3c и Фиг. 3d, поскольку пластины направления нагрузки 13 вращаются в диапазоне угла C, что создает большую силу вращения, и нагрузки эффективно направляются в широком диапазоне A1, эти нагрузки могут одновременно действовать на некоторое множество лопастей с получением очень большой силы вращения на выходном вале 21.

На Фиг. 4a приведен перспективный вид, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 4b приведен перспективный вид с пространственным разделением деталей, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 4c приведен вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 4d приведен увеличенный вид в разрезе части D с Фиг. 4a, на Фиг. 4e приведен перспективный вид с пространственным разделением деталей части E с Фиг. 4d, и на Фиг. 4f и Фиг. 4g приведены увеличенный вид одной из основных деталей и вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий работу многоцелевого роторного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг. 4a - Фиг. 4g, многоцелевое роторное устройство 1R согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения включает тело направления нагрузки 10, ротор 20 и, кроме того, включает средство 30 открывания и закрывания для регулировки нагрузки, предназначенное для регулировки величины нагрузки текучих сред, направляемой на тело направления нагрузки 10 ротором 100, или блокировки нагрузок направляемых текучих сред.

Средство 30 открывания и закрывания для регулировки нагрузки включает пару крепежных деталей 31a и 31b, чтобы определить пространство вращения, в которое установлены и в котором вращаются верхние и нижние стороны пластин направления нагрузки 13, и включает некоторое число элементов вращения 31, установленных с возможностью вращения между внутренними и наружными стопорными пальцами 14a и 14b, вращательные цепные передачи 32, соединенные с пластинами направления нагрузки 13, и вращательные элементы 31, причем вращательная цепь 33 приспособлена для вращения вращательных цепных передач 32, и блок 34 привода средства открывания и закрывания предназначен для передачи энергии для вращения вращательной цепи 33.

Блок 34 привода средства открывания и закрывания включает вал 34a открывания и закрывания нагрузки, предназначенный для приема внешней энергии, причем ведущая главная шестерня 34b соединена с верхним и нижним концами вала 34a открывания и закрывания нагрузки и вспомогательной шестерней 34c, которая имеет главную шестерню 34d в зацеплении с ведущей главной шестерней 34b и цепную передачу 34e в зацеплении со стороной вращательной цепи 33, которые выполнены как одно целое и установлены с возможностью вращения на верхний и нижний опорные элементы 12 и 12′. В этом случае, как показано на Фиг. 4d, вспомогательная шестерня 34 с вращательно подсоединяется в состоянии, в котором вал 34f введен в центральное отверстие и зафиксирован стопорным кольцом 34g.

Ниже будет более подробно описана связь между средством 30 открывания и закрывания для регулировки нагрузки и телом направления нагрузки 10 и ротором 20. Тело направления нагрузки 10 и ротор 20, включенные в многоцелевое роторное устройство, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения имеют такую же или сходную конструкцию с телом направления нагрузки и ротором в вышеописанном втором варианте осуществления, за исключением некоторых элементов. Как таковые, будут подробно описаны только отличающиеся детали, а подробное описание деталей, одинаковых или сходных с деталями второго варианта осуществления, будет опущено, при этом одинаковые или сходные детали обозначены одинаковыми ссылочными номерами.

Как показано на Фиг. 4e и Фиг. 4f, верхний опорный элемент 12 и нижний опорный элемент 12′ выполнены так, что отверстия 12f для вращения цепной передачи и внутренние и наружные стопорные пальцы 14a и 14b равномерно распределены по кругу в направлении наружной окружности круглого кольца 12a по периметру внутренней стороны круглых колец 12a. Помимо этого, как показано на Фиг. 4b, гнездо под подшипник с подшипником 34h выполнено в еще одном выступе 12g, выступающем к наружной окружности круглого кольца 12a. Вал 34a открывания и закрывания нагрузки соединен с внутренним отверстием подшипника 34h, соединенного с возможностью вращения с выступом 12g. Вал 34a открывания и закрывания нагрузки соединен с возможностью вращения с внутренним отверстием подшипника 34h, соединенного с выступом 12g.

Как показано на Фиг. 4e, вращательные элементы 31 расположены между внутренними и наружными стопорными пальцами 14a и 14b, и крепежные детали 31a и 31b выполнены с тем же интервалом, что и пространство между стопорными пальцами 14a и 14b, описанными во втором варианте осуществления. Помимо этого, пластина 13 направления нагрузки, имеющая шарнирные элементы 17, закрепленные на ней, введена между крепежными деталями 31a и 31b.

Вращательная цепная передача 32 включает как составные части цепную передачу 32a, ступенчатую часть 32b формирования пространства и вал 32c, расположенные последовательно от верхней стороны элемента в форме круглого бруса, и имеет отверстие 32d для установки болта, в которое установлен болт вращающегося вала направляющей пластины 18, проходящий через него. Нижняя часть вала 32c прикреплена к резьбовому отверстию 31c вращательного элемента 31. Нижняя часть болта вращающегося вала направляющей пластины 18, которая введена в отверстие 32d вращательной цепной передачи 32, установлена в отверстие для установки шарнирного вала 17a шарнирного элемента 17 направляющей пластины. В этом случае, шайба 35 установлена между вращательным элементом 31 и нижним опорным элементом 12 и 12′.

Теперь будет вкратце описана работа многоцелевого роторного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, описанному выше.

Как сказано выше, в многоцелевом роторном устройстве согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения, когда пластины направления нагрузки 13 соединены с вращательными элементами 31 и вращательными цепными передачами 32, как показано на Фиг. 4f, поскольку пластины направления нагрузки 13 вращаются в диапазоне угла С, что создает большую силу вращения между крепежными деталями 31a и 31b, на выходном вале 22 ротора 20 может быть получена очень большая сила вращения.

В частности, в многоцелевом роторном устройстве согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения вращательные элементы 31 выполнены так, что они блокируются при вращении вращательных цепных передач 32 в интервале вращения F между внутренними и наружными стопорными пальцами 14a и 14b. Поэтому, когда вал 34a открывания и закрывания нагрузки вращается в переднем и заднем направлениях вращения, в зависимости от необходимости, поскольку сила вращения передается для вращения ведущей главной шестерни 34b, вспомогательной шестерни 34c и вращательной цепи 33, и вращательные цепные передачи 32 вращаются вперед или назад, пластины направления нагрузки 13 c установленными вращательными элементами 31 также вращаются, и пространства между пластинами направления нагрузки 13, которые являются путем притока текучих сред, открываются или закрываются.

В результате, при чрезмерной внешней силе, такой как тайфун, или при необходимости провести поиск и устранение неисправностей, когда средство 30 открывания и закрывания для регулировки нагрузки эксплуатируется, в зависимости от необходимости, для выполнения операций открывания и закрывания пластин направления нагрузки 13, работа может выполняться так, что внешние нагрузки передаются на ротор 20 или блокируются.

На Фиг. 5a приведен схематический вид в плане, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 5b показан схематический вид сбоку, иллюстрирующий многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, на Фиг. 5c приведен вид в разрезе по линии J-J с Фиг. 5a, на Фиг. 5d приведен вид в разрезе по линии K-K с Фиг. 5b.

Многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления выполнено так, что может быть эффективно получена сила вращения из-за однонаправленных нагрузок текучих сред, которые проходят в одном направлении, например, движущаяся вода реки или поток. Помимо этого, многоцелевое роторное устройство включает ротор 20, включающий некоторое число лопастей 21 по окружности, и тело направления нагрузки 40, предназначенное для направления потока текучих сред в ротор 20. Тело направления нагрузки 40 включает верхний опорный элемент 41 и нижний опорный элемент 41′, верхнюю опорную плиту 42 и нижнюю опорную плиту 42′, пластины направления нагрузки 43 и пластины предотвращения сопротивления 44.

Поскольку ротор 20 может иметь такую же или сходную форму, как в вышеописанных первом, втором и третьем вариантах осуществления, он подробно описан не будет, и ниже будет приведено описание тела направления нагрузки 40.

Верхняя опорная плита 41 и нижняя опорная плита 41′ являются элементами, которые выполнены так, чтобы отходить от верхнего опорного элемента 42 и нижнего опорного элемента 42′, чтобы образовать путь для текучих сред, и установлены разделенными по вертикали опорными стойками 45. Помимо этого, их центральная часть соединена болтами с внутренним краем верхнего опорного элемента 42 и нижнего опорного элемента 42′.

Хотя форма верхней опорной плиты 41 и нижней опорной плиты 41′ не ограничена, как показано на Фиг. 5a, они имеют приблизительную форму щита, на крае которого выполнены соединительные отверстия 41a, так что многоцелевые роторные устройства, которые установлены в контакте друг с другом, могут быть соединены друг с другом тросами или проволочными канатами.

Верхний опорный элемент 42 и нижний опорный элемент 42′ имеют одинаковую или сходную форму, так что они соединены друг с другом так, чтобы быть обращенными друг к другу на верхней и нижней сторонах, и в этом варианте осуществления установлены так, что выходной вал 22 ротора может вращаться подшипником 46, установленным в отверстие для установки подшипника 42c, которое выполнено в центре приблизительно в форме креста.

Пластины направления нагрузки 43 расположены так, чтобы направлять нагрузки текучих сред в пространство между верхней опорной плитой 41 и нижней опорной плитой 41′, что соответствует направлению потока текучих сред на лопасти 21, и отличаются тем, что они выполнены так, что текучие среды, которые проходят в пространства между пластинами направления нагрузки 43, не выходят наружу и направляются на лопасти 21. В этой связи, как показано на Фиг. 5d, пластины направления нагрузки 43 выполнены как прямолинейные секции 43a, которые имеют линейную форму, параллельную направлению притока текучих сред, и изогнутые части 43b, которые изогнуты на конце прямолинейных секций 43a в направлении вращения ротора 20 и доходят до точки, близкой к краю наружной окружности лопастей 21.

При этом, когда пластины направления нагрузки 43 выполнены как прямолинейные секции 43a и изогнутые части 43b, сила вращения может быть получена в широком диапазоне углов. Помимо этого, поскольку текучие среды, которые проходят в пространстве между прямолинейными секциями 43a и изогнутыми частями 43b, не выходят наружу и направляются на лопасти 21, относительно большая сила вращения может быть получена по отношению к заданным нагрузкам текучих сред.

Пластины предотвращения сопротивления 44 являются элементами, которые расположены на обеих крайних частях пути потока текучих сред в направлении потока текучих сред, чтобы минимизировать сопротивление вращению ротора 20. Помимо этого, так как пластины предотвращения сопротивления 44 расположены линейно от прямолинейных секций 43a пластин направления нагрузки 43, которые расположены на обеих крайних частях верхней опорной плиты 41 и нижней опорной плиты 41′ в направлении движения текучих сред, последние на поступают в лопасти 21 ротора 20, что соответствует направлению выхода текучих сред.

В то же время, с учетом того, что многоцелевое роторное устройство согласно четвертому варианту осуществления должно быть установлено на воде, например на реке или потоке, многоцелевое роторное устройство, кроме того, включает тело плавучести 47, предназначенное для обеспечения плавучести, и средство 48 предотвращения притока инородных веществ, которое не дает инородным веществам попадать во внутреннее пространство между верхней опорной плитой 41 и нижней опорной плитой 41′.

Для эффективного создания плавучести тело плавучести 47 может быть установлено в разных положениях, например на верхней опорной плите 41, нижней опорной плите 41′ и в пространстве между верхней и нижней опорными плитами, но без ограничения этими положениями, и может быть закреплено на верхней части верхней опорной плиты 41 левым и правым фиксирующими брусьями 47a, например, как показано на Фиг. 5a - Фиг. 5c.

Средство 48 предотвращения притока инородных веществ состоит из основного валика 48a и вспомогательного валика 48b, которые окружают тело направления нагрузки 40 и установлены с возможностью вращения на верхней и нижней опорных плитах 41 и 41′, вертикальных проволок 48c, которые вертикально намотаны на основной валик 48a и вспомогательный валик 48b, и сеток 48d, которые прикреплены к вертикальным проволокам 48c.

При этом, когда средство 48 предотвращения притока инородных веществ включено в него, хотя многоцелевое роторное устройство согласно этому варианту осуществления установлено на реке или потоке, то в процессе использования водяного колеса (турбины) для генерации инородные вещества проходят между верхней опорной плитой и нижней опорной плитой, как и текучие среды, и эти инородные вещества могут быть легко отфильтрованы и удалены. После истечения заданного периода времени, если сила вращения приложена к верхней захватывающей части 48aa основного валика 48a, чтобы эксплуатировать устройство, вертикальные проволоки 48c поворачиваются вокруг вспомогательного валика 48b, сетка 48d блокируется и движется. Поэтому приставшие к ней инородные вещества автоматически отделяются и удаляются. В результате можно удобно и безопасно осуществлять генерацию энергии воды.

На Фиг. 5e представлен схематический вид в плане, в разрезе, иллюстрирующий модифицированный пример многоцелевого роторного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг. 5e, многоцелевое роторное устройство согласно модифицированному примеру четвертого варианта осуществления выполнено так, что многоцелевое роторное устройство применимо, как водяное колесо (турбина), для генерирующего устройства, в котором направление потока текучих сред изменяется в обоих направлениях каждый, когда истекает заданный период времени, например при генерации энергии приливов, используя разницу в приливах.

В этой связи, многоцелевое роторное устройство выполнено так, что тело направления нагрузки 40 состоит из верхней опорной плиты 41, нижней опорной плиты 41′, верхнего опорного элемента 42, нижнего опорного элемента 42′, пластин направления нагрузки 43 и пластин предотвращения сопротивления 44, и пластины направления нагрузки 43 расположены во внутреннем пространстве между пластинами предотвращения сопротивления 44 в обоих направлениях относительно ротора 20.

В этом случае, для того чтобы минимизировать сопротивление вращению ротора 20, так как пластины предотвращения сопротивления 44 расположены линейно в направлении движения текучих сред, так что прямолинейные секции 43a пластин направления нагрузки 43, которые расположены на обеих концевых частях, соединены друг с другом, хотя направление потока текучих сред изменяется с одного направления на другое, устройство выполнено так, что текучие среды не поступают на лопасти 21 ротора 20, что соответствует направлению выхода текучих сред.

На Фиг. 6a приведен перспективный вид, иллюстрирующий генерирующую систему, включающую многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. На Фиг. 6b показан полномасштабный вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию для установки роторного устройства генерирующей системы, включающей многоцелевое роторное устройство согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Генерирующая система с многоцелевым роторным устройством согласно настоящему изобретению включает многоцелевое роторное устройство 1R, описанное в вариантах осуществления с первого по четвертый, и конструкцию 100 для установки роторного устройства, которая включает несколько многоцелевых роторных устройств 1R и установлена на воде, например в открытом море, на водоеме и на плотине. В этом варианте осуществления, генерирующая система выполнена как морская конструкция, которая может двигаться на плаву. Ее можно реализовать, как генерирующую мощность, в островных или морских регионах, куда подача электроэнергии затруднена или осуществляется плохо.

Как показано на Фиг. 6a, конструкция 100 для установки роторного устройства включает тело 110, плавающее в воде, которое имеет камеру плавучести для плавания по воде и фиксирующее средство 120 для фиксации, чтобы тело 110, плавающее в воде, не могло качаться или перевернуться на воде.

Тело ПО, плавающее в воде, включает верхнюю конструкцию 111, которая расположена над поверхностью воды и имеет выполненную в ней полую часть, центральную стойку 112, которая предназначена для соединения с верхней конструкцией 111 в продольном направлении, и нижний водяной резервуар 113, который соединен с нижним концом центральной стойки 112, погружен в воду и имеет полую часть, способную принимать жидкость, такую как морская вода.

Как показано на Фиг. 6a и Фиг. 6b, верхняя конструкция 111 включает стойку 114 маяка, имеющую камеру 115 маяка, расположенную выше центра верхнего тела 111a, в которой выполнены несколько пространственных секций 111b, разделенных на верхнюю и нижнюю сторону перегородкой 111c, и некоторое число стоек 116, используемых для установки многоцелевого роторного устройства 1R по периметру края верхнего тела 111a. При необходимости верхняя сторона верхнего тела может быть оснащена солнечной панелью 117, которая может преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию для генерации. В этом случае предпочтительно, чтобы верхнее тело 111a было выполнено как тонкий диск с большой площадью поверхности, чтобы не качаться и не переворачиваться при действии внешней силы, такой как сила волн.

Помимо этого, верхняя конструкция 111 включает средство вертикального движения 118, которое может подвижно крепить по вертикали многоцелевое роторное устройство 1R к его краю наружной окружности. Оно может обеспечивать погружение многоцелевого роторного устройства в воду в случае генерации с использованием нагрузок текучих сред в воде и обеспечивать буксировку и подъем многоцелевого роторного устройства 1R в воде в случае шторма, или сильных приливных волн, или во время технического обслуживания, Средство вертикального движения 118 может быть конфигурировано для применения разных буксирных устройств, таких как лебедка и цепной полиспаст.

Как показано на Фиг. 6b, центральная стойка 112 выполнена разделенной на верхнее пространство 112b, которое отделено и определено перегородкой 112a в ее верхней части, соответствующей центральной части верхней конструкции 111, и нижнее пространство 112c, которое имеет несколько закрепленных на ней усиливающих колец 112d и связано с нижним водяным резервуаром 113.

Нижний водяной резервуар 113 имеет форму, подобную форме верхней конструкции 111, включает некоторое число соединительных выступов 113a, имеющих отверстие 11 3b для цепи, выполненное на крае верхней стороны, и на дне снабжен входным и выходным клапаном 113c для входа и выхода воды.

Помимо этого, тело 110, плавающее в воде, может включать устройство 119 для регулировки объема нагнетания, так что можно регулировать объем нагнетаемых в него текучих сред, когда тело 110, плавающее в воде, перемещают или устанавливают. Устройство 119 регулировки объема нагнетания может быть выполнено как регулируемая труба 119a, которая установлена в продольном направлении, так что текучие среды могут нагнетаться в нижний водяной резервуар 113 и центральную стойку 112 или выходить изнутри наружу, с регулируемым клапаном 119b, который установлен в верхней открытой части регулируемой трубы 119a. В этом случае, регулируемая труба 119a включает канал для потока (не показан), который сообщается с внутренним пространством нижнего водяного резервуара 113 и центральной стойки 112 для прохода текучих сред внутрь и наружу. Помимо этого, предпочтительно, чтобы входной и выходной клапан 113c и регулируемый клапан 119b были автоматическими регулировочными клапанами, способными выполнять автоматическую или удаленную регулировку.

В то же время, фиксирующее средство 120 включает соединительные проволоки 121, каждая из которых одним своим концом подсоединена к верхней конструкции 111 тела 110, плавающего в воде, и которые введены в отверстия 113b для цепей в нижнем водяном резервуаре 113 для соединения с грузами 122, описанными ниже, и другим своим концом соединена с грузом 122. Груз 122 имеет приемное пространство для воды, которое способно принимать воду и снабжено входным и выходным отверстиями 122a для входа и выхода воды на верхней и нижней сторонах. Помимо этого, соединительное звено 122b, которое используется для соединения с соединительной проволокой 121, подсоединено к верхней стороне груза 122.

При этом генерирующая система, включающая многоцелевое роторное устройство согласно настоящему изобретению, не только преобразует все нагрузки энергии волн, энергии приливов и энергии ветра в электрическую энергию в море, но и снабжена камерой 115 маяка для ее эффективного использования в море. В частности, поскольку тело 110, плавающее в воде, имеет полую конструкцию, генерирующая система может быть легко перемещена. Поэтому после доставки генерирующей системы на место установки, когда вода нагнетается во внутреннее пространство, генерирующая система крепится более надежно за счет массы воды. Хотя генерирующая система как таковая располагается в море, она может поддерживаться в стабильном установленном состоянии без раскачивания или переворачивания в случае тайфуна или приливных волн.

Хотя настоящее изобретение было описано выше на ограниченных примерах и чертежах, оно ими не ограничено. Специалисты в данной области техники поймут, что могут быть осуществлены разные модификации, комбинации, вспомогательные комбинации и изменения в зависимости от требований к конструкции и других факторов в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения или их эквивалентов.

[Промышленная применимость]

Поскольку генерирующая система, включающая многоцелевое роторное устройство согласно настоящему изобретению, может использовать большую силу вращения вследствие нагрузок энергии воды, энергии волн, энергии приливов, энергии ветра и т.д., генерирующая система применима в разных генерирующих системах, которые используют природную энергию, такую как энергия воды, энергия волн, энергия приливов и энергия ветра, чтобы вырабатывать электрическую энергию.

Группа изобретений относится к многоцелевому роторному устройству и генерирующей системе, включающей такое устройство. Многоцелевое роторное устройство содержит ротор, включающий некоторое число лопастей по окружности, и тело направления нагрузки, предназначенное для направления потока текучих сред, поступающих внутрь ротора. Тело направления нагрузки включает верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, расположенные обращенными друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединенные друг с другом так, чтобы установить ротор с возможностью вращения. Устройство также включает пластины направления нагрузки, конфигурированные соответственно лопастям и установленные с возможностью вращения между верхним и нижним опорными элементами в продольном направлении, и стопорные пальцы, выполненные на внутренних поверхностях, обращенных к верхнему и нижнему опорным элементам, чтобы контролировать угол поворота пластин направления нагрузки. Группа изобретений направлена на получение максимальной эффективности вращения и генерации чистой энергии с высоким КПД, без вреда для глобальной окружающей среды. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 31 ил.

1. Многоцелевое роторное устройство, включающее:
ротор, выполненный включающим некоторое число лопастей по окружности; и
тело направления нагрузки, предназначенное для направления потока текучих сред, поступающих внутрь ротора, причем тело направления нагрузки включает:
верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, расположенные обращенными друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединенные друг с другом так, что ротор установлен с возможностью вращения;
пластины направления нагрузки, конфигурированные соответствующими лопастям и установленные с возможностью вращения между верхним и нижним опорными элементами в продольном направлении;
и стопорные пальцы, выполненные в такой форме на внутренних поверхностях, обращенных к верхнему и нижнему опорным элементам, чтобы контролировать угол поворота пластин направления нагрузки,
причем стопорные пальцы выполнены как внутренние стопорные пальцы и наружные стопорные пальцы, так что определено пространство, в котором вращаются пластины направления нагрузки, и распределены равномерно по кругу в числе, соответствующем числу пластин направления нагрузки,
причем пластины направления нагрузки установлены с возможностью вращения в пространстве между стопорными пальцами, имеют шарнирные элементы с отверстием для установки шарнирного вала, которые соединены с верхним и нижним концами, и установлены с возможностью вращения на верхний и нижний опорные элементы с помощью болта вращающегося вала направляющей пластины, закрепленного в отверстии для установки шарнирного вала.

2. Многоцелевое роторное устройство по п. 1, отличающееся тем, что верхний и нижний опорные элементы включают круглые кольца, выполненные со стопорными пальцами, некоторое число соединительных секций, расположенных так, чтобы пересекать центр круглых колец, и отверстие для установки подшипника, выполненное так, чтобы проходить через центр соединительных секций, соединены один с другим опорными стойками, установленными в продольном направлении, и стойка вала установлена на стороне отверстия для установки подшипника нижнего опорного элемента.

3. Многоцелевое роторное устройство по п. 1, кроме того, включающее:
средство открывания и закрывания для регулировки нагрузки, предназначенное для того, чтобы выборочно открывать и закрывать пластины направления нагрузки, чтобы можно было регулировать величину нагрузки текучих сред, направляемую на ротор, или блокировать нагрузки направляемых текучих сред.

4. Многоцелевое роторное устройство по п. 3, отличающееся тем, что средство открывания и закрывания для регулировки нагрузки включает:
некоторое число вращательных элементов, выполненных с крепежными деталями, так что определено пространство вращения, в которое установлены и в котором вращаются верхние и нижние стороны пластин направления нагрузки, и установленных с возможностью вращения между стопорными пальцами,
вращательные цепные передачи, соединенные с пластинами направления нагрузки и вращательными элементами,
вращательную цепь, предназначенную для вращения вращательных цепных передач, и устройство привода средства открывания и закрывания, предназначенное для передачи энергии для вращения вращательной цепи, и
причем пластины направления нагрузки предназначены для вращения между крепежными деталями, и вращательные элементы предназначены для вращения в интервале стопорных пальцев.

5. Многоцелевое роторное устройство по п. 4, отличающееся тем, что устройство привода средства открывания и закрывания включает:
вал открывания и закрывания нагрузки, конфигурированный для приема внешней энергии;
ведущую главную шестерню, конфигурированную для соединения с верхним и нижним концами вала открывания и закрывания нагрузки; и
вспомогательную шестерню, конфигурированную для главной шестерни в зацеплении с ведущей главной шестерней и цепной передачей в зацеплении с одной стороной вращательной цепи, которые выполнены как одно целое, и установленную с возможностью вращения на верхний и нижний опорные элементы с помощью вала.

6. Многоцелевое роторное устройство, включающее:
ротор, включающий некоторое число лопастей по окружности; и
тело направления нагрузки, предназначенное для направления потока текучих сред, поступающих внутрь ротора,
причем тело направления нагрузки включает:
верхний опорный элемент и нижний опорный элемент, расположенные обращенными друг к другу на их верхней и нижней сторонах и соединенные друг с другом так, что ротор установлен с возможностью вращения;
верхнюю опорную плиту и нижнюю опорную плиту, выполненные так, чтобы отходить от верхнего опорного элемента и нижнего опорного элемента;
пластины направления нагрузки, выполненные так, чтобы быть расположенными для направления нагрузок текучих сред в пространстве между верхней опорной плитой и нижней опорной плитой, которое соответствует направлению притока текучих сред с помощью лопастей; и
пластины предотвращения сопротивления, выполненные так, чтобы быть расположенными на обоих краях пути потока текучих сред в направлении потока текучих сред, и установленные на пластины направления нагрузки, чтобы минимизировать сопротивление вращению ротора.

7. Многоцелевое роторное устройство по п. 6, отличающееся тем, что пластины направления нагрузки выполнены так, чтобы быть расположенными во внутреннем пространстве между пластинами предотвращения сопротивления в одном направлении или обоих направлениях по отношению к ротору.

8. Многоцелевое роторное устройство по п. 7, отличающееся тем, что пластины направления нагрузки выполнены как прямолинейные секции, которые выполнены линейными параллельно направлению притока текучих сред и имеют изогнутые части, которые изогнуты на конце прямолинейных секций в направлении вращения ротора и доходят до точки, близкой краю наружной окружности лопастей, и выполнены так, что текучие среды, поступающие в пространство между пластинами направления нагрузки, не выходят наружу и направляются на лопасти.

9. Многоцелевое роторное устройство по п. 7, кроме того, включающее:
тело плавучести, конфигурированное для установки на верхнюю опорную плиту или нижнюю опорную плиту, чтобы создать плавучесть.

10. Многоцелевое роторное устройство по п. 7, кроме того, включающее:
средство предотвращения притока инородных веществ, выполненное так, что инородные вещества не поступают во внутреннее пространство между верхней опорной плитой и нижней опорной плитой.

11. Многоцелевое роторное устройство по п. 10, отличающееся тем, что средство предотвращения притока инородных веществ включает основной валик и вспомогательный валик, предназначенные для установки с возможностью вращения на верхнюю и нижнюю опорные плиты, чтобы окружать тело направления нагрузки; вертикальные проволоки, намотанные вертикально на основной валик и вспомогательный валик; и
сетки, предназначенные для закрепления на вертикальных проволоках.

12. Многоцелевое роторное устройство по любому одному из п. 1-5, кроме того, включающее:
средство регулировки нагрузки и массы, выполненное внутри ротора, чтобы сглаживать нагрузки текучих сред, которые поступают внутрь тела направления нагрузки и действуют на ротор, до равномерной однонаправленной силы вращения и регулировать массу многоцелевого роторного устройства.

13. Многоцелевое роторное устройство по любому одному из пп. 6-11, кроме того, включающее:
средство регулировки нагрузки и массы, выполненное внутри ротора, чтобы сглаживать нагрузки текучих сред, которые поступают внутрь тела направления нагрузки и действуют на ротор, до равномерной однонаправленной силы вращения и регулировать массу многоцелевого роторного устройства

14. Многоцелевое роторное устройство по п. 12, отличающееся тем, что средство регулировки нагрузки и массы включает:
тело регулировки нагрузки и массы, имеющее пространства маховика для приема текучих сред и пространства плавучести для регулировки плавучести, которые выполнены разделенными внутри тела, имеющего вертикально выступающий выходной вал, причем каждое из этих пространств имеет регулировочное отверстие; и
однонаправленные подшипники, имеющие такую конструкцию, чтобы вращаться только в одном направлении, которые установлены на верхней и нижней сторонах выходного вала.

15. Многоцелевое роторное устройство по п. 13, отличающееся тем, что средство регулировки нагрузки и массы включает:
тело регулировки нагрузки и массы, имеющее пространства маховика для приема текучих сред и пространства плавучести для регулировки плавучести, которые выполнены разделенными внутри тела, имеющего вертикально выступающий выходной вал, причем каждое из этих пространств имеет регулировочное отверстие; и
однонаправленные подшипники, имеющие такую конструкцию, чтобы вращаться только в одном направлении, которые установлены на верхней и нижней сторонах выходного вала

16. Многоцелевое роторное устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что лопасти выбирают из лопастей для лобового сопротивления и лопастей для подъемной силы или устанавливают и лопасти для лобового сопротивления, и лопасти для подъемной силы.

17. Многоцелевое роторное устройство по любому из пп. 6-11, отличающееся тем, что лопасти выбирают из лопастей для лобового сопротивления и лопастей для подъемной силы или устанавливают и лопасти для лобового сопротивления, и лопасти для подъемной силы.

18. Многоцелевое роторное устройство по п. 16, отличающееся тем, что ротор включает центральный цилиндр, выходной вал, который установлен вертикально в центральном цилиндре, и круглые обода, которые установлены на верхней и нижней сторонах центрального цилиндра через опорные обода, к которым крепятся лопасти.

19. Многоцелевое роторное устройство по п. 17, отличающееся тем, что ротор включает центральный цилиндр, выходной вал, который установлен вертикально в центральном цилиндре, и круглые обода, которые установлены на верхней и нижней сторонах центрального цилиндра через опорные обода, к которым крепятся лопасти.

20. Многоцелевое роторное устройство по п. 16, отличающееся тем, что лопасть для подъемной силы выполнена как любая из лопасти с аэродинамическим профилем, имеющей поперечное сечение обтекаемой формы, или лопасти с аэродинамическим профилем, имеющей вырез, выполненный в направленной внутрь поверхности.

21. Многоцелевое роторное устройство по п. 17, отличающееся тем, что лопасть для подъемной силы выполнена как любая из лопасти с аэродинамическим профилем, имеющей поперечное сечение обтекаемой формы, или лопасти с аэродинамическим профилем, имеющей вырез, выполненный в направленной внутрь поверхности.

22. Генерирующая система, включающая:
многоцелевое роторное устройство по любому одному из пп. 1-11; и
конструкцию для установки роторного устройства, конфигурированную для установки по меньшей мере одного многоцелевого роторного устройства.

23. Генерирующая система по п. 22, отличающаяся тем, что конструкция для установки роторного устройства включает:
тело, плавающее в воде, выполненное так, чтобы иметь камеру плавучести, которая плавает на воде; и
фиксирующее средство, выполненное так, чтобы иметь по меньшей мере одну соединительную проволоку, один конец которой соединен с телом, плавающим в воде, и другой конец соединительной проволоки соединен с грузом для фиксации тела, плавающего в воде, чтобы тело, плавающее в воде, не раскачивалось и не переворачивалось на воде.