СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2017 года по МПК H02M11/00 F03G7/00 F04F1/16 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии электромагнитных волн в полезную энергию (механическую или гидравлическую).

Известно применение светогидравлического эффекта для восстановления проницаемости нефтяных или газовых скважин по патенту РФ №2536889 на изобретение «Способ восстановления проницаемости нефтяных или газовых скважин», включающий воздействие на скважинную жидкость лазерным излучением, отличающийся тем, что указанное воздействие осуществляют с энергией, обеспечивающей возникновение в жидкости плазменных пробоев, при этом сначала осуществляют предварительное воздействие лазерным излучением в импульсном или непрерывном режиме с возникновением пробоя, после которого измеряют частоту возникающего при пробое акустического сигнала, а затем осуществляют последующие воздействия в импульсном режиме с указанной частотой следования импульсов излучения. Воздействие лазерным излучением осуществляют при длине волны 1.0-1.6 мкм с частотой следования импульсов до 500 Гц и средней мощностью 30-50 кВт. Излучение направляют через фокусирующую линзу, изготовленную из высокопрочного материала, например из плавленого кварца, алмазоподобной оптики и т.п.

Недостатком известного решения являются его ограниченные возможности, обусловленные тем, что известный способ не предназначен для создания полезной работы, например перемещения тел и/или сред. В известном способе с помощью импульсов жидкости воздействуют непосредственно на нефтяные или газовые пласты, т.е. способ используют только для разрушения стенок скважин.

Светогидравлический эффект (открытие №65 от 28 февраля 1963 г.) описан в источнике «Открытия и научно-техническая революция», Ю.П. Конюшая, изд. «Московский рабочий», М, 1974 г., стр. 249-250. Было обнаружено, что, если луч мощного квантового генератора пропустить через жидкость, возникнет светогидравлический удар. Для того чтобы усилить взаимодействие луча света с жидкостью, ученые фокусировали луч в жидкости, погружали в нее тела, поглощающие свет, подкрашивали ее. Все это значительно увеличивало интенсивность гидравлических импульсов. Даже при средних мощностях квантовых генераторов были получены сильные гидравлические удары с выбросом жидкости на большие расстояния. Погруженные в жидкость тела при этом оказывались сильно деформированными. Таким образом, с помощью светогидравлического эффекта были получены ударные волны с давлением, доходящим до миллиона атмосфер. Используя светогидравлический эффект, можно издалека, дистанционно, возбуждать в воде гидравлические импульсы лучом света, падающим на поверхность воды.

Известен инерционно-пульсирующий движитель (авторское свидетельство СССР №761349) преимущественно для трубопроводных тележек, содержащий подвижную массу с возбудителем ее возвратно-поступательных перемещений относительно корпуса, который снабжен опорами со средствами предотвращение его обратного хода, при этом корпус выполнен в виде полого горизонтально-расположенного цилиндра, заглушенного на одном конце и загнутого кверху и выполненного со сквозным отверстием на другом, подвижная масса выполнена в виде электропроводной жидкости, помещенной внутри корпуса, а указанный возбудитель выполнен в виде разрядника, погруженного в жидкость возле заглушенного конца корпуса и соединенного посредством прерывателя с источником электропитания. Во внутренней части загнутого конца корпуса может быть установлена отбойная плита. Работа известного движителя основана на явлении электрогидравлического эффекта. Гидравлические волны, создаваемые периодическими электроразрядами в жидкости между электродами, приводят ее в колебательное движение, передающееся движителю, в корпусе которого жидкость находится. При этом одна из фаз колебаний движителя устраняется храповыми механизмами его колес и он приходит в одностороннее движение.

Недостатком известного движителя является его сложность, обусловленная необходимостью использования жидкости с определенной электропроводностью, наличием электропроводов, а также небезопасность движителя.

Известен способ преобразования энергии электромагнитного излучения сверхвысокочастотного (СВЧ) генератора радиоволн в механическую энергию реактивного движения (журнал «Электроника: Наука, Технология, Бизнес, №6, 2005 г., Г. Щелкунов, статья «Радиогидравлический эффект - от ракет до безаппаратной радиосвязи», стр. 86-87). Способ осуществляется за счет радиогидравлического эффекта, который заключается в том, что при воздействии на жидкость радиоимпульсами большой мощности в жидкости возникают гидравлические ударные волны. Согласно данному способу в транспортное средство (судно) подается СВЧ-энергия, которая принимается его антенной и направляется в волноводы-излучатели, расположенные под днищем судна, т.е. в воде, что создает радиогидравлический эффект с образованием ударных волн, выталкивающих судно из воды (экранный эффект). Размещенные в корме судна другие волноводы-излучатели сообщают ему реактивную тягу, за счет того же радиогидравлического эффекта, в горизонтальном направлении.

Известный способ является сложным и неэффективным, поскольку для его осуществления требуется сложное оборудование, кроме того, его использование возможно только для перемещения объектов по воде. Недостатком способа является также необходимость расходы рабочей среды - жидкости.

Известны способ получения энергии и гидродинамический генератор энергии по патенту РФ №2099593. Способ получения энергии заключается в использовании энергии сфокусированного луча лазера путем импульсного его воздействия на рабочую жидкость, находящуюся во взрывной камере. При этом в качестве рабочей жидкости используют воду, содержащую химические вещества, способствующие поглощению света, разложению воды и повышению взрывоопасных концентраций химических соединений. Гидродинамический генератор энергии состоит из взрывной камеры, лазерной установки и насоса. При этом его взрывная камера соединена с лазерной установкой световодным каналом, с насосом водоподающим каналом и в нее встроены клапаны-дозаторы, регулирующие подачу химических веществ, способствующих поглощению света, разложению воды и повышению концентрации взрывоопасных химических соединений, и закрывающиеся на момент взрыва.

В известном способе движения подача жидкости внутрь взрывной камеры обеспечивается насосом, соединенным со взрывной камерой водоподающим каналом. Выходящая из взрывной камеры жидкость поступает в ротор гидродвигателя-преобразователя, преобразуя при этом энергию ОК-излучения в механическую энергию вращения вала. Светогидравлический эффект в известном способе используется для инициирования химической реакции, а не для преобразования энергии.

Способ по патенту РФ №2099593 выбран в качестве ближайшего аналога (прототипа).

Недостатком способа, выбранного за прототип, является его сложность, а также ограниченные функциональные возможности, связанные с тем, что подача жидкости осуществляется за счет нагнетания ее в камеру насосом. Отсутствует возможность непрерывной (автоматической) работы, что снижает эффективность способа.

Задачей заявленного изобретения является создание эффективного способа преобразования энергии.

Технический результат, достигаемый изобретением - упрощение способа преобразования энергии, расширение функциональных возможностей способа преобразования энергии, снижение потерь энергии.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в способе преобразования энергии по первому варианту, заключающемся в воздействии на жидкость электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора), вызывающего в жидкости, соответственно, свето- или радиогидравлический эффект, при этом жидкость находится во взрывной камере с возможностью ее движения внутри взрывной камеры вследствие воздействия излучения и с возможностью последующего ее воздействия на преобразующий элемент, согласно изобретению осуществляют периодическое воздействие электромагнитным излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, исключающей выброс жидкости из нее, а каждое последующее воздействие на жидкость электромагнитным излучением осуществляют после возврата жидкости в исходное положение после предыдущего воздействия.

Преобразующим элементом может являться взрывная камера.

Целесообразно, чтобы длина волны излучения ОК-генератора составляла 0,5-2,0 мкм.

Целесообразно, чтобы длина волны излучения СВЧ-генератора составляла 5,0-20,0 см.

Целесообразно, чтобы мощность электромагнитного излучения составляла не менее 30 кВт.

Взрывная камера может быть полностью заполнена жидкостью и выполнена с возможностью изменения ее размера в направлении движения жидкости.

Одна из стенок взрывной камеры может быть выполнена упругой.

Одна из стенок взрывной камеры может быть выполнена в виде сильфона.

Взрывная камера может быть выполнена L-образной, при этом жидкостью полностью заполнена нижняя горизонтальная часть взрывной камеры.

Воздействие излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, возможно осуществлять через окно, выполненное из материала, проницаемого для воздействующего электромагнитного излучения.

Направление движения взрывной камеры можно задавать механизмами, способствующими ее движению в заданном направлении.

В способе преобразования энергии по второму варианту, заключающемся в воздействии на жидкость электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора), вызывающего в жидкости соответственно свето- или радиогидравлический эффект, при этом жидкость находится во взрывной камере с возможностью ее движения внутри взрывной камеры, согласно изобретению осуществляют периодическое воздействие электромагнитным излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, установленной в магистрали с жидкостью и сообщенной с ней через входное отверстие с одной стороны и выходное отверстие с другой стороны, периодическое воздействие электромагнитным излучением осуществляют с возможностью обеспечения и поддержания однонаправленного движения жидкости внутри взрывной камеры за счет обеспечения повышения давления в жидкости внутри взрывной камеры по направлению от ее входа к выходу при воздействия излучения.

Целесообразно, чтобы длина волны излучения ОК-генератора составляла 0,5-2,0 мкм.

Целесообразно, чтобы длина волны излучения СВЧ-генератора составляла 5,0-20,0 см.

Целесообразно, чтобы мощность электромагнитного излучения составляла не менее 30 кВт.

Воздействие излучением ОК-генератора можно осуществлять периодически последовательно в расположенные вдоль продольной оси взрывной камеры на расстоянии друг от друга области жидкости.

Воздействие излучением ОК-генератора можно осуществлять периодически в последовательно расположенные на расстоянии друг от друга области жидкости, при этом последовательность воздействия излучением на жидкость соответствует требуемому направлению движения жидкости.

Воздействие излучением ОК-генератора можно осуществлять периодически последовательно в расположенные вдоль продольной оси взрывной камеры на расстоянии друг от друга области жидкости за счет изменения фокусировки излучения ОК-генератора.

Воздействие электромагнитным излучением можно осуществлять во взрывной камере, снабженной клапанами, обеспечивающими при воздействии излучения возможность истечения жидкости из камеры через выходное отверстие с одновременным прекращением поступления жидкости в камеру через входное отверстие в результате повышения давления во взрывной камере, а при снижении давления во взрывной камере после прекращения воздействия излучения обеспечивающими прекращение истечения жидкости из взрывной камеры через выходное отверстие и возобновление поступления жидкости в камеру через входное отверстие, при этом каждое последующее воздействие осуществляют после заполнения взрывной камеры жидкостью через входное отверстие.

Известно, что проявления светогидравлического и радиогидравлического эффектов являются сходными и заключаются в создании в жидкости ударной волны после ее облучения электромагнитным излучением лазера (светогидравлический эффект) с длиной волны 0,5-2,0 мкм или излучением СВЧ-генератора (радиогидравлический эффект) с длиной волны 5,0-20,0 см. Ударная волна формируется в результате возникающего при воздействии излучения разряда (взрыва) в жидкости.

Сходство проявлений светогидравлического и радиогидравлического эффектов обусловливает возможность применения заявляемого способа как для преобразования энергии излучения лазера (излучение оптического квантового генератора - ОК-генератора), так и для преобразования энергии излучения радиоволн сверхвысокой частоты (излучение сверхвысокочастотного генератора - СВЧ-генератора) с одинаковым эффектом.

В заявляемом способе обеспечивают простое (без использования сложных устройств) и безопасное преобразование энергии электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или излучения сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора) в полезную энергию (механическую или гидравлическую энергию) с минимальными потерями энергии.

По первому варианту способа обеспечивают преобразование энергии электромагнитного излучения в механическую энергию; по второму варианту способа обеспечивают преобразование энергии электромагнитного излучения в гидравлическую энергию (энергию движения жидкости).

Для осуществления способа по обоим вариантам используют взрывную камеру, конструкция которой исключает неконтролируемую утечку жидкости из нее.

В заявляемом способе принципиальным является обеспечение возможности движения жидкости внутри взрывной камеры за счет энергии ударной волны, образующейся в жидкости в результате свето- или радиогидравлического эффектов. Это позволяет исключить необходимость в использовании дополнительных устройств (например, насоса) для того, чтобы привести жидкость в движение.

Сущность заявляемого способа по первому варианту.

По первому варианту заявляемого способа обеспечивают преобразование энергии электромагнитного излучения в механическую энергию за счет обеспечения возвратно-поступательного движения жидкости во взрывной камере.

Для преобразования энергии излучения в механическую энергию движения необходимо, чтобы взрывная камера имела конструкцию, при которой исключена возможность выброса из нее жидкости под действием ударной волны, например, взрывная камера может быть выполнена герметичной или с отверстием (если требуется обеспечить выход нагретого воздуха и/или пара), перекрытым, например пластиной, отражающей жидкость.

Возвратно-поступательное движение жидкости во взрывной камере достигается за счет того, что при воздействии ударной волны жидкость движется сначала в одном направлении, а при прекращении действия ударной волны жидкость движется в обратном направлении, занимая исходное положение.

Возвратно-поступательное движение жидкости, можно обеспечить, как минимум, двумя путями.

Во-первых, можно заполнять жидкостью не весь объем взрывной камеры, а только его часть, оставляя в камере объем воздуха. В этом случае под действием ударной волны жидкость будет двигаться в направлении, где находится воздух, сжимая его и повышая его давление. Расстояние, на которое может перемещаться жидкость, будет определяться объемом воздуха в камере и мощностью излучения. Возврат жидкости будет обеспечиваться за счет обратного действия давления воздуха на жидкость. При специальных конструктивных исполнениях взрывной камеры можно повысить скорость возврата жидкости (эффективность способа) за счет силы тяжести жидкости, например, если выполнять взрывную камеру L-образной формы, заполняя жидкостью только ее горизонтальную часть.

Во-вторых, возможность движения жидкости во взрывной камере можно обеспечить, если выполнить взрывную камеру с возможностью изменения ее размера в направлении движения жидкости, например, если одну из стенок камеры выполнить с возможностью ее перемещения наружу за пределы первоначальной формы камеры (при условии исключения выброса жидкости наружу камеры). Этого можно добиться, например, выполнением одной из стенок камеры упругой или в виде сильфона. В этом случае взрывную камеру можно заполнять жидкостью полностью.

На жидкость, находящуюся во взрывной камере, воздействуют электромагнитным излучением - излучением ОК-генератора или излучением радиоволн СВЧ-генератора. Для этого в камере может быть предусмотрено окно, выполненное из материала, пропускающего соответствующее излучение. Указанное окно, с одной стороны, служит частью стенки камеры, а с другой стороны, является проводником излучения. Окно для пропускания излучения ОК-генератора (для создания светогидравлического эффекта) может быть выполнено, например, из плавленого кварца, алмазоподобной оптики и иного высокопрочного оптико-проницаемого материала.

При использовании излучения СВЧ-генератора (для создания радиогидравлического эффекта) в качестве проводника излучения используют, например, волновод-излучатель, снабженный радиоантенной (устройство для реактивного движения описано в источнике: журнал «Электроника: Наука, Технология, Бизнес, №6, 2005 г., Г. Щелкунов, статья «Радиогидравлический эффект - от ракет до безаппаратной радиосвязи», стр. 86-87).

При воздействии на жидкость электромагнитного излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора в результате известных свето- или радиогидравлического эффектов в жидкости происходит разряд (взрыв) и формируется ударная волна. Ударная волна увлекает жидкость в зону возможного движения, например: в зону свободного пространства во взрывной камере или во внутреннюю полость упругой диафрагмы, образующуюся при деформации диафрагмы за счет воздействия жидкости.

Воздействие излучения на жидкость осуществляют периодически, с целью обеспечения возвратно-поступательного движения жидкости. При этом периодичность воздействия излучения на жидкость задают из условия обеспечения попадания излучения непосредственно в жидкость (чтобы избежать «холостых» излучений). Попадание излучения непосредственно в жидкость при каждом воздействии излучения обеспечивают, например, выбором временного интервала между последующим и предыдущим воздействиями, который должен быть не менее, чем время возврата жидкости в исходное положение; в оптимальном варианте время между последующим и предыдущим воздействиями должно соответствовать времени возврата жидкости в исходное положение. В этом случае будет обеспечена максимальная эффективность способа.

Периодическое воздействие на жидкость электромагнитным излучением обеспечивает возможность такого же периодического ее воздействия на взрывную камеру с передачей ей кинетической энергии жидкости. В результате взрывная камера должна приводиться в возвратно-поступательное (колебательное) движение от такого же движения жидкости, но в противофазе.

Для устранения колебательного движения взрывной камеры и обеспечения ее движения в заданном направлении применяются, например, храповые механизмы, преобразующие возвратно-поступательное (колебательное) движение камеры в однонаправленное движение за счет создания препятствия вращению, например, колес или вала отбора мощности, связанных с взрывной камерой, в одном направлении и способствующих вращению колес или вала отбора мощности в другом направлении, т.е. путем устранения одной из фаз колебаний взрывной камеры.

Если взрывная камера выполнена герметичной, а возвратно-поступательное движение жидкости при воздействии излучения обеспечивается за счет наличия в камере объема воздуха, в этом случае будет иметь место нагрев воздуха и создание за счет этого дополнительного давления во взрывной камере. Тогда целесообразно предусмотреть клапанные устройства, обеспечивающие, с одной стороны, выброс из взрывной камеры нагретого воздуха, а с другой стороны, подачу в камеру соответствующей массы холодного воздуха.

При полном заполнении герметичной взрывной камеры жидкостью и выполнении одной из стенок камеры упругой или в виде сильфона, дополнительных клапанных устройств для сброса и подачи воздуха не требуется.

Таким образом, обеспечивается преобразование энергии электромагнитного излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора в механическую энергию движения взрывной камеры в заданном направлении.

Сущность заявляемого способа по второму варианту.

По второму варианту заявляемого способа осуществляют преобразование энергии электромагнитного излучения в гидравлическую энергию (энергию движения жидкости) за счет обеспечения однонаправленного движения жидкости внутри взрывной камеры.

Для этого взрывную камеру выполняют со сквозными отверстиями на ее входе и выходе. Такое исполнение взрывной камеры позволяет ее устанавливать в магистраль для транспортировки (перекачки) жидкости из зоны с низким давлением в зону с более высоким давлением.

Однонаправленное движение жидкости внутри взрывной камеры можно обеспечить разными способами.

Известно, что в линейное однонаправленное движение жидкость можно привести за счет поочередно следующих друг за другом разрядов (взрывов) в полости взрывной камеры вдоль ее продольной оси, как это, например, происходит в электрогидравлическом насосе (А.А. Юткин. «Электрогидравлический эффект», М., «ГосНТИ машиностроительной литературы», 1955, стр. 42, фиг. 32), работающем за счет создания «бегущей волны» жидкости при поочередном электроразряде между электродами, расположенными по всей длине электроразрядной (взрывной) камеры. При электроразряде между электродами поочередно образуются пузыри пара высокого давления. В результате в электроразрядной камере, представляющей из себя, по сути, трубу, к одному из ее концов в направлении выхода начинает двигаться, постепенно повышая давление в жидкости, волна сжатия, в то время как по направлению к другому концу такого движения нет. В результате давление на выходе нарастает до необходимого значения, определяемого силой электроразрядов и количеством пар электродов.

В заявляемом способе вместо электроразрядов во взрывной камере создают периодические разряды (взрывы), возникающие вследствие светогидравлического эффекта, обусловленного воздействием излучения ОК-генератора, в нескольких последовательно расположенных областях (зонах) жидкости внутри камеры вдоль ее продольной оси в соответствии с требуемым направлением движения жидкости.

Поскольку внутренняя полость взрывной камеры сообщена с магистралью, то следующие друг за другом разряды в заданном направлении движения жидкости обеспечат перемещение (транспортировку) жидкости по магистрали, т.е. происходит преобразование энергии электромагнитного излучения ОК-генератора в гидравлическую энергию с повышением давления жидкости в направлении выхода из камеры.

Период времени между воздействиями излучения (периодичность) определяется необходимой производительностью транспортировки жидкости. Очередность разрядов, их месторасположение и строгая последовательность разрядов задаются системой управления источником излучения, например, как это делается, для фокусировки лазерного луча в строго определенных точках того или иного материала для выжигания в нем изображений. В настоящее время имеются лазеры, которые являются управляемыми по частоте импульсов, мощности, фокусировке луча (см. журнал «Изобретатель и рационализатор», №10, 1996 г., статья «Лазером руководит ЭВМ»).

Последовательность воздействия излучения (последовательность разрядов) при перекачке (транспортировке) жидкости можно обеспечить, кроме вышеназванного, например, путем последовательного воздействия постоянного луча ОК-генератора через окна, расположенные по длине взрывной камеры по ходу движения жидкости.

Однонаправленное движение жидкости во взрывной камере при воздействии излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора можно обеспечить другим способом, при котором воздействие электромагнитным излучением осуществляют во взрывной камере, снабженной клапанами, обеспечивающими при воздействии излучения возможность истечения жидкости из камеры через выходное отверстие с одновременным прекращением поступления жидкости в камеру через входное отверстие в результате повышения давления во взрывной камере, а при снижении давления во взрывной камере после прекращения воздействия излучения обеспечивающими прекращение истечения жидкости из взрывной камеры через выходное отверстие и возобновление поступления жидкости в камеру через входное отверстие. Каждое последующее воздействие осуществляют после заполнения взрывной камеры жидкостью через входное отверстие.

В обоих случаях в результате воздействия излучения происходит повышение давления жидкости в направлении ее движения из взрывной камеры, при этом движение жидкости через камеру осуществляется именно за счет разницы давлений жидкости от входа в камеру к ее выходу.

При преобразовании электромагнитной энергии излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора в гидравлическую энергию взрывная камера остается неподвижной, осуществляется перемещение только жидкости, которая за счет воздействия на нее периодических разрядов перемещается в заданном направлении в необходимом количестве.

Поскольку явления свето- и радиогидравлического эффекта известны, следовательно, как указывалось выше, известными являются параметры излучения, вызывающие такой эффект - на возникновение светогидравлического эффекта влияет длина волны излучения - (0,5-2,0) мкм (микрон); на возникновение радиогидравлического эффекта влияет длина волны излучения 5,0-20,0 см; мощность излучения должна составлять не менее 30 кВт.

Мощностью излучения регулируют силу воздействия, поэтому мощность излучения подбирается с учетом полезной работы, необходимой конкретному потребителю, а также с учетом конструкции и геометрических параметров устройств, на которых предполагается использовать заявляемый способ. Интервал следования разрядов (периодичность воздействия излучения) должен составлять не менее времени возврата жидкости в исходное положение (по первому варианту) или времени заполнения камеры (по второму варианту), но может быть больше, чем время возврата жидкости или время заполнения камеры с учетом полезной работы, необходимой конкретному потребителю.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена схема устройства, в котором взрывная камера осуществляет линейное перемещение в результате воздействия на жидкость излучения ОК-генератора.

На фиг. 2 изображена схема устройства, в котором взрывная камера осуществляет линейное перемещение в результате воздействия на жидкость излучения СВЧ-генератора.

На фиг. 3 изображена схема устройства, в котором взрывная камера осуществляет вращательное движение под воздействием излучения ОК- или СВЧ-генератора.

На фиг. 4 изображена схема устройства, в котором осуществляется преобразование энергии ОК-генератора в гидравлическую энергию.

На фиг. 5 изображена схема, согласно которой осуществляют перекачку жидкости из емкости с меньшим давлением в емкость с большим давлением с использованием устройства, изображенного на фиг. 4.

На фиг. 6 изображена схема устройства, в котором осуществляется преобразование энергии СВЧ-генератора в гидравлическую энергию.

Устройство на фиг. 1 содержит ОК-генератор (лазер) 1; взрывную камеру 2; жидкость 3.

Взрывная камера 2 представляет собой герметичную емкость, заполненную жидкостью 3. При этом жидкость 3 заполняет не всю полость взрывной камеры, а только ее часть (горизонтальную), оставляя в верхней вертикальной части камеры 2 объем воздуха. Длина волны излучения лазера 1 составляет 0,5-2,0 мкм (микрон). Камера 2 снабжена колесами 4, снабженными, в свою очередь, храповыми механизмами (на чертеже не показаны), обеспечивающими вращение колес 4 только в одном направлении. Взрывная камера изогнута и имеет L-образную форму с тем, чтобы повысить скорость возврата жидкости к исходному положению не только за счет давления воздуха, но одновременно за счет силы тяжести жидкости. Такая форма взрывной камеры позволит повысить эффективность устройства.

При подаче луча лазера 1 через окно (на чертеже не показано) в полость камеры 2 с интервалом следования разрядов (воздействующее излучение) 0,3-3,0 с с мощностью излучения не менее 30 кВт (мощность воздействующего излучения определяется в зависимости от полезной работы, необходимой потребителю, а также в зависимости от вязкости и массы жидкости) в жидкости 3 возникает разряд (взрыв), обусловленный светогидравлическим эффектом, с образованием ударной волны, вызывающей движение жидкости в верхнюю вертикальную часть камеры 2. Затем за счет силы тяжести жидкости 3 и давления воздуха в камере (если в камере не будет воздуха или если камера 2 не герметична, то только за счет силы тяжести жидкости 3) происходит возврат жидкости в исходное положение. Возврат жидкости происходит в период времени, когда отсутствует воздействие излучения (интервал между разрядами). Затем следует новый разряд и т.д. В результате жидкость 3 переходит в колебательное (пульсирующее) состояние, воздействуя на камеру 2. Кинетическая энергия жидкости передается камере 2, снабженной колесами 4. Храповые механизмы колес 4 обеспечивают их вращение в заданном направлении и, соответственно, обеспечивают одностороннее прямолинейное перемещение камеры 2.

Устройство на фиг. 2 в качестве источника излучения использует СВЧ-генератор 5. Длина волны излучения СВЧ-генератора 5 составляет 5,0-20,0 см; интервал следования разрядов составляет 0,3-3,0 с с мощностью излучения не менее 30 кВт. Устройство содержит волновод-излучатель 6 и антенну 7. Камера 2 устройства на фиг. 2 также имеет изогнутую форму, жидкость 3 полностью заполняет нижнюю горизонтальную часть камеры 2. Антенна 7 предназначена для улавливания излучения СВЧ-генератора, а волновод-излучатель 6 является проводником излучения в жидкость.

Работа устройства на фиг. 2 осуществляется аналогично работе устройства на фиг. 1, обеспечивая прямолинейное перемещение камеры 2.

В устройствах на фиг. 1 и 2 осуществляется преобразование энергии электромагнитного излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора в механическую энергию линейного движения.

Устройства на фиг. 1, 2 можно использовать для того, чтобы осуществлять разъемы, стыковки, например, в космосе и т.п., а также использовать в качестве двигателей транспортных средств. Такие устройства являются более простыми, энергоэкономичными по сравнению с бензиновыми двигателями, электрическими двигателями. Устройства абсолютно экологичные, т.к. при их работе отсутствует выброс вредных веществ в окружающую атмосферу. Устройства просты и безопасны при обслуживании и при эксплуатации.

Устройство, изображенное на фиг. 3, предназначено для преобразования энергии излучения ОК-генератора или СВЧ-генератора в механическую энергию вращения с отбором полезной мощности с вала 8. Вал 8 выполнен полым, сообщающимся с каналами (трубками) 9, 10. Каналы 9, 10 соединены под углом (целесообразно - под прямым углом) с соответствующими направляющими (трубками) 11, 12 (канал 9 - с направляющей 11, а канал 10 - с направляющей 12), торцы направляющих 11, 12 закрыты упругими диафрагмами 13, 14 (торец диафрагмы 11 закрыт диафрагмой 13, а торец направляющей 12 закрыт диафрагмой 14). Жидкостью заполнены полностью полости вала 8, а также полости каналов 9, 10 и направляющих 11, 12, которые развернуты в противоположные друг от друга стороны, чтобы создавать однонаправленный момент сил вращения. В итоге устройство, изображенное на фиг. 3, приобретает Z-образную форму с валом посередине.

Излучение направляют в полость вала 8 через проницаемое для конкретного излучения окно, выполненное в торце вала 8. Возникающий в жидкости разряд с образованием ударной волны инициирует движение жидкости по каналам 9, 10 в направляющие 11, 12. При этом жидкость осуществляет воздействие на упругие диафрагмы 13, 14, растягивая их. После растяжения за счет упругих сил диафрагмы 13, 14 возвращаются в исходное положение, жидкость также возвращается в исходное положение под действием упругих сил диафрагм 13, 14 при прекращении воздействия излучения на жидкость. Затем следует новый разряд и т.д. В результате происходит колебательное движение жидкости, как в каналах 9, 10, так и в направляющих 11, 12, создающих колебательный момент сил вращения валу 8, одностороннее вращение которого в заданном направлении задается посредством, например, храпового механизма (на чертеже не показан), которым снабжен вал 8, за счет устранения одной из фаз его колебательного вращения.

Устройство на фиг. 3 может быть использовано, например, в приводах электрогенераторов, упрощая их устройство и повышая экономичность. Указанное устройство также может быть использовано для обеспечения перемещения транспортных средств. Преимущества устройства на фиг. 3 аналогичны преимуществам устройств, приведенных на фиг. 1, 2.

Устройство, изображенное на фиг. 4, предназначено для преобразования энергии излучения ОК-генератора в гидравлическую энергию. Устройство на фиг. 4 содержит источник излучении (ОК-генератор) 1, корпус (взрывная камера) 15, выполненный с открытым входным и выходным отверстием. Источник излучения 1 установлен на корпусе 15. Световод 16, оптически связанный с источником 1, предназначен для подачи излучения непосредственно в полость корпуса 15 вдоль его продольной центральной оси. На противоположных торцах корпуса 15 установлены открытые фланцы 17 и 18. Световод 16 закреплен относительно фланца 17.

При работе устройства, изображенного на фиг. 4, осуществляют поочередное облучение жидкости последовательно в условно обозначенных точках «a», «b», «c», «d», «e».

Соблюдение последовательности облучения жидкости можно обеспечить системой управления источником излучения 1.

В результате последовательных разрядов (взрывов) в жидкости, вызывающих в ней «бегущую» волну, жидкость движется в направлении «бегущей» волны, задаваемом разрядами, т.е. по направлению от точки «а» до точки «е».

Транспорт жидкости осуществляют из емкости 19 с меньшим давлением (фиг. 5) в емкость 20 с большим давлением. Перед началом работы вся магистраль от емкости 19 до внутренней полости корпуса 15 и сама полость корпуса 15 заполнены жидкостью. При подаче излучения по световоду 16 открывают задвижку 21 на магистрали, установленную после корпуса 15 перед емкостью 20 и жидкость начинает перекачиваться в емкость 20, в которой давление выше, чем в емкости 19, т.е. жидкость через камеру 15 движется с повышением давления. Емкости 19 и 20 показаны на разных уровнях с тем, чтобы наглядно показать разность давлений в них. При этом уровень жидкостей в емкостях 19 и 20 не имеет значения.

В устройстве на фиг. 4, 5 осуществляется преобразование энергии электромагнитного излучения ОК-генератора в гидравлическую энергию (энергию движения жидкости). При этом взрывная камера 15 остается неподвижной.

Устройство на фиг. 6 предназначено для преобразования энергии излучения СВЧ-генератора в гидравлическую энергию (энергию движения жидкости).

Устройство на фиг. 6 содержит СВЧ-генератор 5, волновод-излучатель 6, антенну 7; взрывную камеру 22, являющуюся корпусом устройства. Волновод-излучатель 6 установлен в глухом торце корпуса 22 с возможностью подачи излучения в его полость. Противоположный торец корпуса 22 является открытым и через него внутренняя полость корпуса 22 сообщена с магистралью через клапан 23 и задвижку (как в устройстве на фиг. 5) с емкостью с большим давлением (на чертеже не показана). Клапан 23 является обратным клапаном и предназначен для устранения возможности поступления жидкости из емкости с большим давлением в полость корпуса 22. Клапан 23 закрыт в период времени, когда давление в корпусе 22 меньше давления в емкости с большим давлением, и открывается в момент, когда давление в корпусе 22 превышает давление в емкости с большим давлением (в момент разряда), т.е. клапан 23 является клапаном давления, реагирующим на разность давлений в корпусе 22 и в емкости с большим давлением. Внутренняя полость корпуса 22 сообщена с емкостью с меньшим давлением через патрубок 24, установленный на боковой поверхности корпуса 22 с возможностью сообщения внутренней полости патрубка 24 с внутренней полостью корпуса 22 через клапан 25. Клапан 25 открыт, когда давление в корпусе 22 меньше, чем давление в емкости с меньшим давлением, и закрывается (в момент разряда), когда давление в корпусе 22 становится больше, чем давление в емкости с меньшим давлением, т.е. клапан 25 также является клапаном давления, реагирующим на разность давлений в корпусе 22 и в емкости с меньшим давлением. Срабатывание клапанов происходит автоматически от действия разрядов и при отсутствии разрядов в корпусе 22, т.е. осуществляется за счет периодичности разрядов.

Перед началом работы корпус 22 заполнен жидкостью, поступившей в него из емкости с меньшим давлением (емкость 19, как в устройстве на фиг. 5) через патрубок 24 при открытом клапане 25. При этом клапан 23 препятствует поступлению в полость корпуса 22 жидкости из емкости с большим давлением. Работу устройства начинают, включая СВЧ-генератор 5 и открывая задвижку, установленную в магистрали после клапана 23 перед емкостью с большим давлением. Излучение СВЧ-генератора 5 улавливается антенной 7 и проходит в корпус 22 по волноводу-излучателю 6 через проницаемый для данного излучения глухой торец корпуса 22. Под действием ударных волн, возникающих при разрядах СВЧ-излучения, давление жидкости в корпусе 22 возрастает и жидкость начинает воздействовать на клапаны 23 и 25, одновременно открывая клапан 23, для обеспечения поступления жидкости из корпуса 22 в емкость с большим давлением, и закрывая клапан 25, для предотвращения поступления жидкости из корпуса 22 в емкость с меньшим давлением в период времени, когда жидкость из корпуса 22 перекачивается в емкость с большим давлением. В результате жидкость в корпусе 22 приходит в движение и начинает поступать через клапан 23 в емкость с большим давлением (емкость 20 как в устройстве на фиг. 5). По окончании воздействия излучения давление в корпусе 22 падает в процессе перетока жидкости из корпуса 22 в емкость с большим давлением. В момент, когда давление жидкости в корпусе 22 станет меньше, чем давление жидкости в емкости с большим давлением, клапан 23 закрывается. В последующий момент времени, когда давление жидкости в корпусе 22 снизится до значения, меньшего, чем давление в емкости с меньшим давлением, открывается клапан 25, обеспечивая поступление жидкости в корпус 22 из емкости с меньшим давлением. При последующем разряде воздействия излучения процесс повторяется. Следующий разряд воздействия излучения должен осуществляться в момент, когда корпус 22 полностью заполнится следующей порцией жидкости через патрубок 24 из емкости с меньшим давлением. При работе устройства на фиг. 6 взрывная камера 22 также остается неподвижной.

Устройства на фигурах 4-6 можно использовать в областях, где необходимо обеспечить транспорт жидкости с преодолением сопротивления ее движению, в случаях, когда невозможен самотек жидкости. Т.е в тех областях, где для перекачки жидкости используются насосы. Преимущества устройств на фиг. 4-6 заключаются в сокращении расхода энергии на работу по транспортировке жидкости; простоте устройств, а также в удобстве их обслуживания и эксплуатации, отсутствии быстровращающихся и изнашивающихся частей, что важно при перекачке абразивных сред.

Все вышеизложенное обусловливает эффективность заявляемого способа.

Параметры согласования работы источника излучения с требуемыми параметрами работы для всех вышеприведенных устройств (в частности, периодичность излучения и мощность излучения) определяются и задаются в зависимости от конкретных конструктивных и геометрических параметров устройств. При этом наиболее важным фактором, определяющим периодичность излучения, является условие подачи излучения непосредственно в жидкость.

Заявляемый способ реализуется в каждом из устройств, приведенных на фиг. 1-6.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии электромагнитных волн в полезную энергию (механическую или гидравлическую). В способе преобразования энергии по первому варианту, заключающемся в воздействии на жидкость электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора), вызывающего в жидкости соответственно свето- или радио- гидравлический эффект, при этом жидкость находится во взрывной камере с возможностью ее движения внутри взрывной камеры вследствие воздействия излучения и с возможностью последующего ее воздействия на преобразующий элемент, согласно изобретению осуществляют периодическое воздействие электромагнитным излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, исключающей выброс жидкости из нее, а каждое последующее воздействие на жидкость электромагнитным излучением осуществляют после возврата жидкости в исходное положение после предыдущего воздействия. Имеется вариант способа преобразования энергии. Изобретение направлено на упрощение способа преобразования энергии, расширение функциональных возможностей способа преобразования энергии, снижение потерь энергии. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ преобразования энергии, заключающийся в воздействии на жидкость электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора), вызывающего в жидкости соответственно свето- или радиогидравлический эффект, при этом жидкость находится во взрывной камере с возможностью ее движения внутри взрывной камеры вследствие воздействия излучения и с возможностью последующего ее воздействия на преобразующий элемент, отличающийся тем, что осуществляют периодическое воздействие электромагнитным излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, исключающей выброс жидкости из нее, а каждое последующее воздействие на жидкость электромагнитным излучением осуществляют после возврата жидкости в исходное положение после предыдущего воздействия.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что преобразующим элементом является взрывная камера.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина волны излучения ОК-генератора составляет 0,5-2,0 мкм.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина волны излучения СВЧ-генератора составляет 5,0-20,0 см.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мощность электромагнитного излучения составляет не менее 30 кВт.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взрывная камера полностью заполнена жидкостью и выполнена с возможностью изменения ее размера в направлении движения жидкости.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что одна из стенок взрывной камеры выполнена упругой.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что одна из стенок взрывной камеры выполнена в виде сильфона.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что взрывная камера выполнена L-образной, при этом жидкостью полностью заполнена нижняя горизонтальная часть взрывной камеры.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что воздействие излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, осуществляют через окно, выполненное из материала, проницаемого для воздействующего электромагнитного излучения.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что направление движения взрывной камеры задают механизмами, способствующими ее движению в заданном направлении.

12. Способ преобразования энергии, заключающийся в воздействии на жидкость электромагнитного излучения оптического квантового генератора (ОК-генератора) или сверхвысокочастотного генератора (СВЧ-генератора), вызывающего в жидкости соответственно свето- или радиогидравлический эффект, при этом жидкость находится во взрывной камере с возможностью ее движения внутри взрывной камеры, отличающийся тем, что осуществляют периодическое воздействие электромагнитным излучением на жидкость, находящуюся во взрывной камере, установленной в магистрали с жидкостью и сообщенной с ней через входное отверстие с одной стороны и выходное отверстие с другой стороны, периодическое воздействие электромагнитным излучением осуществляют с возможностью обеспечения и поддержания однонаправленного движения жидкости внутри взрывной камеры за счет обеспечения повышения давления в жидкости внутри взрывной камеры по направлению от ее входа к выходу при воздействия излучения.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что длина волны излучения ОК-генератора составляет 0,5-2,0 мкм.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что длина волны излучения СВЧ-генератора составляет 5,0-20,0 см.

15. Способ по п. 12, отличающийся тем, что мощность электромагнитного излучения составляет не менее 30 кВт.

16. Способ по п. 12, отличающийся тем, что воздействие излучением ОК-генератора осуществляют периодически последовательно в расположенные вдоль продольной оси взрывной камеры на расстоянии друг от друга области жидкости.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что воздействие излучением ОК-генератора осуществляют периодически в последовательно расположенные на расстоянии друг от друга области жидкости, при этом последовательность воздействия излучением на жидкость соответствует требуемому направлению движения жидкости.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что воздействие излучением ОК-генератора осуществляют периодически последовательно в расположенные вдоль продольной оси взрывной камеры на расстоянии друг от друга области жидкости за счет изменения фокусировки излучения ОК-генератора.

19. Способ по п. 12, отличающийся тем, что воздействие электромагнитным излучением осуществляют во взрывной камере, снабженной клапанами, обеспечивающими при воздействии излучения возможность истечения жидкости из камеры через выходное отверстие с одновременным прекращением поступления жидкости в камеру через входное отверстие в результате повышения давления во взрывной камере, а при снижении давления во взрывной камере после прекращения воздействия излучения обеспечивающими прекращение истечения жидкости из взрывной камеры через выходное отверстие и возобновление поступления жидкости в камеру через входное отверстие, при этом каждое последующее воздействие осуществляют после заполнения взрывной камеры жидкостью через входное отверстие.