СИСТЕМА ДВУСТОРОННЕГО ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ Российский патент 2021 года по МПК F03B13/10 F03B13/26 F03B17/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к системам и устройствам для выработки энергии при движении массы воды. В частности, изобретение относится к устройству двустороннего действия для выработки энергии из потока воды, например, из приливного устья, приливной лагуны или из приливного течения реки, совместно здесь называемых «приливным потоком».

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Были предложены различные системы для выработки энергии из потоков воды.

[0003] В некоторых системах необходимы плотины, заграждения или другие искусственные сооружения для блокировки потока воды через массу воды и создания напора воды за заграждением. При достижении достаточной высоты напора воды происходит высвобождение запасенной воды с последующим ее протеканием через турбины для выработки электроэнергии, что преобразует таким образом запасенную в воде потенциальную энергию в полезную мощность. Такие устройства иногда называют устройствами «приливного напора» или «приливного течения».

[0004] Другие системы были нацелены на разработку турбин двустороннего действия, которые могут быть непосредственно размещены в потоке воды и которые могут работать как в периоды приливов, так и отливов. Эти турбины могут быть использованы с приливными заграждениями или работать в условиях свободного потока. Однако могут быть проблемы с эффективностью турбин, предназначенных для работы в потоке, поступающем из разных направлений.

[0005] Настоящее изобретение предлагает альтернативную систему двустороннего действия, которая может быть использована для выработки электроэнергии из приливных потоков в обоих направлениях. Патент F R1055437 Франции раскрывает систему для выработки электроэнергии из приливных потоков, содержащую два S-образных проточных канала, проходящих через центральную турбину, каждый из которых содержит вход и выходы. Патент GB2503250 Великобритании раскрывает конфигурацию "труба-в-трубе", согласно которой внутренняя труба содержит турбину, а внешняя труба содержит трубку Вентури.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Настоящее изобретение в целом относится к устройству двустороннего действия для использования при выработке электроэнергии из приливных потоков воды.

[0007] Соответственно, первый аспект изобретения представляет собой устройство для выработки электроэнергии из потока приливной воды, содержащее:

основную конструкцию;

трубу первичного потока, образующую первый проточный канал через основную конструкцию;

трубу вторичного потока, образующую второй проточный канал через основную конструкцию; причем труба первичного потока содержит:

сужающуюся секцию;

смесительную камеру, причем сужающаяся секция соединена с первым концом смесительной камеры с образованием между ними трубки Вентури; и

секцию диффузора, соединенную со вторым концом смесительной камеры;

при этом устройство дополнительно содержит:

отверстие по длине трубы вторичного потока, выполненное с возможностью обеспечения соединения по текучей среде между вторым проточным каналом и смесительной камерой;

турбину, выполненную с возможностью соединения с генератором и установленную с возможностью поворота потоком воды из второго проточного канала; и

приспособление для управления для направления потока воды из второго проточного канала через отверстие в смесительную камеру, причем вода, протекающая в первом направления, течет в смесительную камеру с одного конца основной конструкции, а вода, протекающая во втором направлении, течет в смесительную камеру с противоположного конца основной конструкции.

[0008] Первый и второй проточные каналы выполнены с возможностью использования двунаправленного потока. Устройство может работать как устройство двустороннего действия, способное генерировать электричество из массы воды, которая может течь в противоположных направлениях. Это минимизирует время простоя при выработке электричества из приливного потока воды. Электричество может быть выработано как во время отливов, так и приливов.

[0009] При протекании воды в первом направлении при использовании устройства вода может течь в смесительную камеру с первого конца основной конструкции и не может вытекать из канала вторичного потока на втором конце основной конструкции. При протекании воды во втором направлении вода может течь в смесительную камеру со второго конца основной конструкции, и может быть предотвращено вытекание воды из трубы вторичного потока на первом конце основной конструкции.

[0010] Во время работы существует соединение по текуче среде между первым проточным каналом и вторым проточным каналом. Труба первичного потока и труба вторичного потока выполнены таким образом, что при использовании вода из первого проточного канала и второго проточного канала может быть объединена в смесительной камере трубы первичного потока и вытекать из трубы первичного потока.

[0011] В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения устройство содержит множество труб первичного потока и множество труб вторичного потока, причем каждая труба первичного потока расположена смежно по меньшей мере с одной трубой вторичного потока. Количество труб первичного потока и труб вторичного потока будет зависеть от размера устройства и/или размера корпуса, в котором должно быть использовано устройство. Каждая труба первичного потока соединена по меньшей мере с одной трубой вторичного потока, и каждый узел трубы первичного потока / трубы вторичного потока содержит по меньшей мере одну турбину. В одном варианте реализации настоящего изобретения каждая труба первичного потока соединена по текуче среде с двумя трубами вторичного потока. В альтернативном варианте реализации каждая труба первичного потока может быть соединена по текучей среде с одной трубой вторичного потока.

[0012] Трубы проходят горизонтально через основную конструкцию, причем каждая труба имеет первое отверстие на первом конце основной конструкции и второе отверстие на втором конце основной конструкции. При протекании приливного потока в первом направлении первое отверстие будет впускным концом, а второе отверстие трубы первичного потока будет выходным концом. При протекании приливного потока во втором направлении второе отверстие будет впускным концом, а первое отверстие трубы первичного потока будет выходным концом.

[0013] Сужающаяся секция сужается от первого отверстия на одном конце трубы до первого конца смесительной камеры. Секция диффузора представляет собой вторую сужающуюся секцию и сужается от второго отверстия на втором конце трубы ко второму концу смесительной камеры.

[0014] Как первая, так и вторая сужающиеся секции выполнены в виде диффузоров, так что при протекании воды по трубам в первом направлении вторая сужающаяся секция действует как секция диффузора, а при протекании воды по трубам во втором направлении первая сужающаяся секция действует как секция диффузора. Секции диффузора уменьшают скорость воды, вытекающей из трубы.

[0015] Труба первичного потока и труба вторичного потока соединены друг с другом через соответствующие отверстия вдоль своей длины, так что текучая среда способна течь из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0016] Смесительная камера может иметь по меньшей мере одно отверстие вдоль своей длины. Смесительная камера соединена по текучей среде с трубой вторичного потока через отверстие. По существу, каждая труба первичного потока может иметь по меньшей мере три отверстия. Торцевые отверстия на каждом конце трубы первичного потока предназначены для приема воды из приливного потока воды, и по меньшей мере одно отверстие по всей длине смесительной камеры трубы первичного потока предназначено для обеспечения возможности соединения по текучей среде с трубой вторичного потока.

[0017] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения каждая труба первичного потока может иметь четыре отверстия. Смесительная камера может иметь два отверстия, причем каждое отверстие смесительной камеры обеспечивает возможность соединения по текучей среде с одной и той же трубой вторичного потока, или каждое отверстие смесительной камеры обеспечивает возможность соединения по текучей среде с другой трубой вторичного потока.

[0018] Трубы вторичного потока могут иметь по меньшей мере одно отверстие вдоль своей длины для обеспечения возможности их соединения по текучей среде со смесительной камерой трубы первичного потока. По существу, каждая труба вторичного потока имеет по меньшей мере три отверстия. Торцевые отверстия на каждом конце трубы вторичного потока предназначены для приема воды из приливного потока воды, и по меньшей мере одно отверстие вдоль длины трубы вторичного потока предназначено для обеспечения соединения по текучей среде с трубой первичного потока. Отверстие в трубу первичного потока расположено в центральной секции трубы вторичного потока. В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения труба вторичного потока имеет четыре отверстия, труба вторичного потока может иметь два отверстия вдоль ее длины, причем каждое отверстие вдоль длины трубы вторичного потока обеспечивает возможность соединения по текучей среде с той же трубой первичного потока, или каждое отверстие вдоль длины трубы вторичного потока обеспечивает возможность соединения по текучей среде с другой трубой первичного потока.

[0019] Приспособление для управления представляет собой приспособление для управления текучей средой, управляющее направлением потока через второй проточный канал. Приспособление для управления текучей средой способно блокировать поток воды по всей длине второго проточного канала. Приспособление для управления текучей средой способно управлять направлением воды, так что вся вода, поступающая в трубы первичного и вторичного потока, выходит через трубу первичного потока.

[0020] Устройство может содержать пассивные и/или активные приспособления управления потоком для управления направлением потока воды через устройство.

[0021] Использование пассивного приспособления означает, что труба вторичного потока имеет размеры и форму, предотвращающие отвод воды из нижнего конца трубы вторичного потока. Например, диаметр и/или площадь поперечного сечения трубы вторичного потока могут быть выбраны для получения такой скорости воды, которая обеспечит отсутствие градиента статического давления вдоль трубы вторичного потока. Это может содействовать предотвращению втягивания потока воды из нижнего конца трубы вторичного потока в смесительную камеру.

[0022] Приспособление для физического управления потоком может быть выполнено в виде подвижного приспособления управления потоком, которое направляет поток воды из второго проточного канала через отверстие в смесительную камеру, причем приспособление для управления может быть выполнено с возможностью перемещения между первым положением, в котором обеспечено поступление потока воды в смесительную камеру с первого конца основной конструкции, и вторым положением, в котором вода поступает в смесительную камеру со второго конца основной конструкции.

[0023] В первом положении приспособление для управления текучей средой направляет потоки воды из одного конца второго проточного канала в смесительную камеру. В первом положении приспособление для управления текучей средой может блокировать попадание воды в противоположный конец второго проточного канала. Во втором положении приспособление для управления текучей средой направляет поток воды с противоположного конца второго проточного канала в смесительную камеру. Во втором положении приспособление для управления текучей средой может блокировать попадание воды в первый конец второго проточного канала.

[0024] В одном варианте реализации настоящего изобретения приспособление для управления потоком может быть выполнено в виде подвижной перегородки или цилиндра, имеющих проходящий через него проточный канал, отверстие на одной стороне на нижнем конце цилиндра и отверстие на верхнем конце на противоположной стороне цилиндра.

[0025] Трубы вторичного потока могут быть расположены сбоку или над трубами первичного потока. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения турбина расположена в трубе вторичного потока. Каждая труба вторичного потока может содержать две турбины. Две турбины могут быть расположены на противоположных концах труб. Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения каждый узел труб первичного потока и труб вторичного потока содержит одну турбину, расположенную во втором проточном канале. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения турбина расположена в коллекторе, соединяющем одну из труб первичного потока с одной из труб вторичного потока.

[0026] В одном варианте реализации настоящего изобретения трубы вторичного потока расположены по сторонам от труб первичного потока с образованием горизонтального массива труб первичного и вторичного потоков, причем каждая труба вторичного потока содержит две турбины, и первая турбина расположена на первом конце трубы вторичного потока, а вторая турбина расположена на втором конце трубы вторичного потока. Турбины могут выполнять поворот вокруг по существу горизонтальной оси.

[0027] Труба вторичного потока содержит центральную секцию, расположенную между первым и вторым концами трубы вторичного потока, причем в центральной секции труба вторичного потока разделена на первый проточный канал и второй проточный канал, и первый и второй проточные каналы соединены по текучей среде со смесительной камерой трубы первичного потока.

[0028] В одном варианте реализации настоящего изобретения первый проточный канал и второй проточный канал каждой трубы вторичного потока соединены по текучей среде с одной и той же трубой первичного потока.

[0029] Устройство может содержать первую напорную камеру, соединяющую верхнюю секцию смесительной камеры с первым проточным каналом трубы вторичного потока, и вторую напорную камеру, соединяющую нижнюю секцию смесительной камеры каждой трубы первичного потока со вторым проточным каналом трубы вторичного потока. Вода поступает в первую напорную камеру из первого проточного канала, а затем происходит ее сброс в смесительную камеру трубы первичного потока. Вода поступает во вторую напорную камеру из второго проточного канала, а затем происходит ее сброс в смесительную камеру той же трубы первичного потока.

[0030] Приспособление для управления потоком управляет потоком через трубу вторичного потока. Это приспособление может представлять собой приспособление для пассивного управления потоком для направления воды через устройство. Приспособление для управления потоком может быть конструктивно скомпоновано так, что отсутствует градиент давления между каждым концом трубы вторичного потока. Диаметр и/или площадь поперечного сечения трубы вторичного потока могут быть сконфигурированы так, что отсутствует градиент статического давления по длине трубы вторичного потока, а напорная камера имеет низкое давление относительно давления в расположенном ниже по потоку конце трубы.

[0031] В одном варианте реализации настоящего изобретения приспособление для управления потоком может быть расположено в трубе вторичного потока, способно обеспечивать протекание потока текучей среды в первом направлении, то есть в трубу первичного потока, и предотвращать протекание текучей среды во втором направлении, то есть через трубу вторичного потока. Приспособление для управления может быть выполнено в виде подвижной перегородки. Перегородка для управления потоком может содержать канал для направления воды из канала вторичного потока в канал первичного потока.

[0032] Смесительная камера может содержать подвижные горизонтальные перегородки для регулирования потока, расположенные для направления потока воды из напорных камер в смесительную камеру.

[0033] В одном варианте реализации настоящего изобретения первый проточный канал и второй проточный канал каждой трубы вторичного потока соединены по текучей среде с различными трубами первичного потока. Первый проточный канал направляет воду в первую трубу первичного потока. Второй проточный канал направляет воду во вторую трубу первичного потока.

[0034] Первый проточный канал трубы вторичного потока выполнен с возможностью нагнетания воды в смесительную камеру первой трубы первичного потока, а второй проточный канал трубы вторичного потока выполнен с возможностью сброса воды во вторую трубу первичного потока. Трубы первичного потока и вторичного потока могут быть расположены на противоположных сторонах трубы вторичного потока.

[0035] Приспособление для управления потоком управляет потоком через трубу вторичного потока. Приспособление для управления потоком может быть расположено в трубе вторичного потока, способно обеспечивать возможность протекания потока текучей среды в первом направлении, то есть в трубу первичного потока, и предотвращает протекание текучей среды во втором направлении, то есть через трубу вторичного потока. Приспособление для управления может быть выполнено в виде подвижной перегородки. Перегородка для управления потоком может содержать канал для направления воды из канала вторичного потока в канал первичного потока.

[0036] В одном варианте реализации настоящего изобретения каждая труба вторичного потока расположена ниже трубы первичного потока. Горизонтальный ряд труб первичного потока образован над горизонтальным рядом труб вторичного потока. Каждая труба первичного потока соединена с трубой вторичного потока. Каждая компоновка из труб первичного потока / вторичного потока содержит турбину, расположенную во вторичном потоке.

[0037] Устройство дополнительно содержит коллектор, соединяющий трубу вторичного потока с расположенной выше трубой первичного потока, причем турбина расположена в коллекторе. Турбина может выполнять поворот вокруг по существу вертикальной оси.

[0038] Посредством расположения турбины в коллекторе можно генерировать электричество из двунаправленного потока, такого как приливный поток, с использованием одной турбины в пути вторичного потока.

[0039] Труба первичного потока содержит подвижную напорную камеру в смесительной камере, причем поток из трубы вторичного потока втягивается в напорную камеру через коллектор.

[0040] Подвижная напорная камера расположена таким образом, что поток воды через трубу первичного потока может течь вокруг стенок напорной камеры, и может иметь отверстие в направлении потока, через которое происходит выпуск воды из трубы вторичного потока для смешивания с потоком, проходящим через трубу первичного потока.

[0041] Подвижная напорная камера может выполнять перемещение между первым положением, в котором отверстие напорной камеры обращено в первом направлении потока, и вторым положением, в котором отверстие напорной камеры обращено во втором направлении потока.

[0042] Подвижная напорная камера соединена с приспособлением для управления потоком таким образом, что перемещение приспособления для управления потоком между его первым и вторым положениями перемещает напорную камеру между ее первым положением и вторым положением.

[0043] Приспособление для управления может быть выполнено в виде подвижной перегородки. Перегородка для управления потоком может содержать канал для направления воды из канала вторичного потока в канал первичного потока.

[0044] В другом варианте реализации настоящего изобретения приспособление для управления потоком может иметь форму по существу цилиндрического барабана, имеющего отверстие на одной стороне на своем нижнем конце и отверстие на его другой стороне на своем верхнем конце. Выпускное отверстие на цилиндрической поверхности верхнего конца может выпускать воду в трубу первичного потока, а входное отверстие на цилиндрической поверхности нижнего конца принимает воду из трубы вторичного потока.

[0045] Еще один аспект настоящего изобретения состоит в системе получения воды из двунаправленного потока воды, содержащей описанное выше устройство и по меньшей мере один барьер, расположенный на верхней части основной конструкции. Барьеры проходят по основной конструкции поперечно центральной оси труб первичного и вторичного потока.

[0046] В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения по меньшей мере один барьер представляет собой подвижный барьер, расположенный на верхней части основной конструкции, причем этот подвижный барьер способен выполнять перемещение между первым поднятым положением и вторым опущенным положением.

[0047] В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения система содержит два подвижных барьера, причем первый подвижный барьер расположен на первом конце основной конструкции, а второй подвижный барьер расположен на противоположном конце основной конструкции.

[0048] В последующем описании термины «выше по потоку» и «ниже по потоку» использованы для определения относительного расположения элементов устройства. Направления выше и ниже по потоку определены относительно направления, по которому вода протекает через используемое устройство. Входной конец можно считать входной областью, а выходной конец - выходной областью.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0049] Настоящее изобретение будет описано ниже в качестве примера со ссылками на прилагаемые чертежи:

на ФИГ. 1-3 схематически показано изобретение в разрезе;

на ФИГ. 4 показан вид в разрезе изобретения;

на ФИГ. 5 показан вид сверху в разрезе изобретения;

на ФИГ. 6 и 7 показаны виды спереди изобретения;

на ФИГ. 8 показан пример приспособления для управления потоком для использования с изобретением;

на ФИГ. 9 показан вид в разрезе части изобретения;

на ФИГ. 10 схематически показан вид в разрезе изобретения;

на ФИГ. 11 и 12 показывают виды в разрезе изобретения;

на ФИГ. 13 схематически показан вид изобретения;

на ФИГ. 14-17 показаны виды в разрезе изобретения;

на ФИГ. 18 схематически показан вид сверху изобретения;

на ФИГ. 19 показан вид в разрезе изобретения;

на ФИГ. 20 показан схематический вид изобретения;

на ФИГ. 21 показан вид в разрезе изобретения;

на ФИГ. 22 показан вид спереди изобретения;

на ФИГ. 23 показан вид сбоку в сечении изобретения;

на ФИГ. 24 показан вид сверху в разрезе изобретения;

на ФИГ. 25a-f схематически показаны чертежи использования варианта реализации настоящего изобретения в массе воды, имеющей приливный поток; и

на ФИГ. 26a-f схематически показаны чертежи использования варианта реализации настоящего изобретения в массе воды, имеющей приливный поток.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0050] Согласно настоящему изобретению система 10 двустороннего действия для преобразования приливного потока воды в электричество содержит, как видно из ФИГ. 1, основную конструкцию 12 для размещения по ширине массы воды. Подвижные барьеры 14 расположены в верхней части основной конструкции 12 для определения стороны выше по потоку и стороны ниже по потоку. При использовании подвижные барьеры обеспечивают разность напора между расположенными выше по потоку и ниже по потоку сторонами барьера.

[0051] Основная конструкция 12 содержит массив труб 20, 22, которые обеспечивают проточные каналы для воды через основную конструкцию и выполнены с возможностью образования двунаправленного потока воды, и турбины 24 для выработки электроэнергии при протекании воды через устройство. Каждая труба вторичного потока соединена по меньшей мере с одной трубой первичного потока, так что вода может протекать из трубы вторичного потока в трубу первичного потока. Система создает запас потенциальной гидравлической энергии, которая преобразуется в электрическую энергию при прохождении через устройство.

[0052] В первом варианте реализации настоящего изобретения устройство 10 содержит, как видно из ФИГ. 1-12, основную конструкцию 12, содержащую массив труб 20 первичного потока и ряд труб 22 вторичного потока. Каждая труба первичного потока расположена между двумя трубами вторичного потока. Трубы первичного потока обеспечивают проточный канал от расположенной выше по потоку стороны барьера к расположенной ниже по потоку стороне барьера 14. Труба вторичного потока подает поток воды в трубу первичного потока. Как показано на ФИГ. 1-12, каждая труба 20 первичного потока соединена с двумя трубами вторичного потока, так что вода может протекать из труб вторичного потока в трубу первичного потока.

[0053] Как трубы первичного потока, так и трубы вторичного потока получают воду из массы воды. Вода, выходящая из труб первичного потока, представляет собой смешанный поток воды, который поступил в устройство как через трубы первичного потока, так и трубы вторичного потока.

[0054] Каждая труба 20 первичного потока содержит, как видно из ФИГ. 3 и 11, первую сужающуюся секцию, которая сужается от своего отверстия 28 на первом конце основной конструкции к смесительной камере 30, которая образует секцию Вентури. Вторая сужающаяся секция 32 сужается от своего отверстия 34 на втором конце основной конструкции ко второму концу смесительной камеры 30. Смесительная камера содержит отверстия 36 для приема воды из смежных труб вторичного потока.

[0055] Как первая, так и вторая сужающиеся секции выполнены в виде диффузоров. При протекании воды через трубу первичного потока в первом направлении 38 вода поступает в трубу первичного потока через отверстие 28 в первую сужающуюся секцию 26, а вторая сужающаяся секция 32 представляет собой секцию диффузора.

[0056] При протекании воды через трубу первичного потока во втором направлении 40 вода из массы воды поступает в трубу первичного потока через отверстие 34 во вторую сужающуюся секцию, а первая сужающаяся секция представляет собой секцию диффузора.

[0057] Как показано на фигурах 1, 2 и 6, сужающиеся секции и секции диффузора имеют по существу прямоугольную форму поперечного сечения. Боковые стенки секций диффузора и сужающихся секций трубы первичного потока выполнены по существу вертикальными, причем сужающиеся секции 26, 32 проходят в вертикальной плоскости в направлении отверстий 28, 34 трубы. Как показано на ФИГ. 3 и 7, сужающиеся секции 26, 32 могут иметь по существу круглые поперечные сечения, которые расходятся в направлении отверстия трубы.

[0058] Трубы 22 вторичного потока расположены, как видно из ФИГ. 5 и 10, по существу параллельно трубам 20 первичного потока. Каждая труба вторичного потока содержит две турбины 24, расположенные на противоположных концах трубы. Первая турбина расположена в верхней секции 42 трубы вторичного потока. Вторая турбина размещена в расположенной ниже по потоку секции 44 трубы вторичного потока. Лопатки турбины выполняют поворот вокруг по существу горизонтальной оси турбины. Турбины подключены к генератору (не показан). Турбины могут быть подключены к одному или разным генераторам. Поворот турбин приводит в движение генератор, вырабатывающий полезную мощность.

[0059] Центральная секция 46 расположена между двумя турбинами, содержащими расположенные выше по потоку и ниже по потоку секции 42, 44. Труба вторичного потока соединена с трубой первичного потока таким образом, что она соединена по текучей среде со смежными трубами первичного потока через центральную секцию.

[0060] Труба вторичного потока снабжена одним проточным каналом в расположенных выше по потоку секции 42 и ниже по потоку секции 44 и двумя проточными каналами в центральной секции.

[0061] В центральной секции труба вторичного потока разделена на первый проточный канал 48 и второй проточный канал 50. Каждый из первых проточных каналов и вторых проточных каналов содержит отверстие 52, которое обеспечивает соединение по текучей среде трубы вторичного потока со смежной трубой первичного потока.

[0062] Как можно видеть на ФИГ. 5, 9 и 10, первый проточный канал соединен по текучей среде с первой трубой первичного потока, расположенной на первой стороне трубы вторичного потока, а второй проточный канал соединен по текучей среде со второй трубой первичного потока, расположенной на второй стороне трубы вторичного потока, так что труба вторичного потока соединена по текучей среде с двумя трубами первичного потока, расположенными на противоположных сторонах трубы вторичного потока. Однако труба вторичного потока, расположенная на краю основной конструкции, будет подавать воду только в одну трубу первичного потока.

[0063] Первый проточный канал направлен от центральной оси трубы вторичного потока к отверстию трубы первичного потока. Второй проточный канал направлен от центральной оси трубы вторичного потока к отверстию трубы первичного потока и в направлении, противоположном первому проточному каналу. Отверстия в первом и втором проточных каналах обеспечивают соединение по текучей среде со смежными трубами первичного потока.

[0064] Расположенная выше по потоку секция 54 первого проточного канала отводит воду от расположенной выше по потоку секции трубы вторичного потока под углом к центральной оси трубы вторичного потока. Расположенная ниже по потоку секция 56 первого проточного канала отводит воду от расположенной ниже по потоку секции трубы вторичного потока под углом к центральной оси трубы вторичного потока. Расположенные выше по потоку секция 54 и ниже по потоку секция 56 первого проточного канала 48 соединены в отверстии 52.

[0065] Расположенная выше по потоку секция 58 второго проточного канала отводит воду из расположенной выше по потоку секции трубы вторичного потока под углом к центральной оси трубы вторичного потока и в направлении, противоположном расположенной выше по потоку секции первого проточного канала. Расположенная ниже по потоку секция 60 второго проточного канала отводит воду из расположенной ниже по потоку секции трубы вторичного потока под углом к центральной оси трубы вторичного потока и в направлении, противоположном расположенной выше по потоку секции первого проточного канала. Расположенные выше по потоку секция 58 и ниже по потоку секция 60 второго проточного канала соединены в отверстии 52.

[0066] Приспособление 62 для управления потоком расположено в отверстиях 52 первого и второго проточных каналов 48, 50. Приспособление для управления потоком направляет поток с одной стороны устройства в смесительную камеру смежной трубы первичного потока и предотвращает вытекание воды в другую секцию трубы вторичного потока. Приспособление для управления потоком может выполнять перемещение между двумя положениями в зависимости от направления потока через устройство.

[0067] В первом положении, как показано на ФИГ. 5 и 9, приспособление для управления потоком направляет поток из первой (расположенной выше по потоку) секции 42 устройства в смесительную камеру 30 смежной трубы 20 первичного потока и эффективно блокирует поступление воды во вторую (расположенную ниже по потоку) секцию 44 трубы вторичного потока. При течении воды в противоположном направлении приспособление для управления потоком может быть перемещено во второе положение (не показано). Во втором положении приспособление для управления потоком направляет поток из второй секции устройства в смесительную камеру смежной трубы первичного потока и эффективно блокирует протекание воды в первую секцию трубы вторичного потока.

[0068] Приспособление для управления потоком может быть выполнено в виде перегородки. Перегородка может выполнять поворот в зависимости от направления воды, протекающей через устройство.

[0069] Как показано на ФИГ. 8, перегородка для управления потоком может иметь форму по существу круглого цилиндра, содержащую канал 72, который при использовании может направлять поток воды из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0070] В первом положении первый конец канала 72 перегородки выровнен с расположенной выше по потоку (первой) секцией 54, 58 проточных каналов 48, 50, а второй конец канала 72 перегородки направлен к отверстию смесительного канала таким образом, что вода может протекать из первой секции 42 трубы вторичного потока в канал перегородки и затем в смесительную камеру. Вода не может протекать в расположенные ниже по потоку (вторые) секции 56, 60 проточных каналов 48, 50 и во вторую секцию 44 трубы вторичного потока.

[0071] Во втором положении (не показано) при протекании воды в противоположном направлении второй конец канала перегородки выровнен с расположенным ниже по потоку (вторым) концом проточных каналов 56, 60, а первый конец канала перегородки направлен к отверстию смесительной камеры, так что вода может протекать из второй секции 44 трубы вторичного потока в канал перегородки и затем в смесительную камеру. Вода не может протекать в расположенные выше по потоку (первые) секции 54, 58 проточных каналов 48, 50 и в первую секцию 42 трубы вторичного потока.

[0072] Турбины, расположенные в трубе вторичного потока, могут представлять собой любую подходящую турбину, используемую для выработки электроэнергии из потока воды. Например, турбины, которые могут быть использованы, включают пропеллерные гидротурбины и турбины Каплана.

[0073] Еще один вариант реализации настоящего изобретения показан на ФИГ. 13-18. Этот вариант реализации содержит основную конструкцию 12, имеющую массив труб 20 первичного потока и массив труб 22 вторичного потока. Каждая труба 20 первичного потока расположена между одной трубой 22 вторичного потока и другой трубой 20 первичного потока. Трубы первичного потока обеспечивают проточный канал от положения выше по потоку к положению ниже по потоку от барьера. Труба вторичного потока подает поток в трубу первичного потока. Барьер (не показан) расположен по всей ширине основной конструкции 12. Каждая труба 20 первичного потока соединена с одной трубой вторичного потока, так что вода может вытекать из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0074] Как трубы первичного потока, так и трубы вторичного потока получают воду из массы воды. Вода, выходящая из труб первичного потока, представляет собой смешанный поток воды, который поступил в устройство как через трубы первичного потока, так и через трубы вторичного потока.

[0075] Как показано на ФИГ. 15, каждая труба первичного потока содержит первую сужающуюся секцию 26, которая сужается от своего отверстия 28 на первом конце основной конструкции к смесительной камере 30, которая образует секцию Вентури. Вторая сужающаяся секция 32 сужается от своего отверстия 34 на втором конце основной конструкции по направлению ко второму концу смесительной камеры.

[0076] Смесительная камера содержит отверстия 36 для приема воды из смежной трубы вторичного потока. Напорные камеры 64 проходят с обеих сторон смесительной камеры 30 в основную конструкцию. В смесительную камеру поступает вторичный поток из трубы вторичного потока через напорные камеры.

[0077] Как первая, так и вторая сужающиеся секции выполнены в виде диффузоров. При протекании воды через трубу первичного потока в первом направлении 38, вода поступает в трубу первичного потока через первую сужающуюся секцию 26, а вторая сужающаяся секция 32 представляет собой секцию диффузора.

[0078] При протекании воды через трубу первичного потока во втором направлении 40 вода поступает в трубу первичного потока через вторую сужающуюся секцию 32, а первая сужающаяся секция 26 представляет собой секцию диффузора.

[0079] Сужающиеся секции имеют по существу прямоугольную форму поперечного сечения. Боковые стенки секции диффузора и сужающиеся секции трубы первичного потока выполнены по существу вертикальными, причем сужающиеся секции вытянуты в вертикальной плоскости.

[0080] Трубы вторичного потока расположены по существу параллельно трубам первичного потока. Каждая труба вторичного потока содержит две турбины, расположенные на противоположных концах трубы. Первая турбина размещена в расположенной выше по потоку секции 42 трубы вторичного потока. Вторая турбина размещена в расположенной ниже по потоку секции 44 трубы вторичного потока. Лопатки турбины выполняют поворот вокруг по существу горизонтальной оси турбины. Турбины подключены к генератору (не показан). Турбины могут быть подключены к одному или разным генераторам. Поворот турбин приводит в движение генератор, вырабатывающий полезную мощность.

[0081] Как показано на ФИГ. 16 и 17, центральная секция 46 трубы вторичного потока расположена между двумя турбинами, содержащими расположенную выше по потоку секцию 42 и расположенную ниже по потоку секцию 44. Труба вторичного потока соединена по текучей среде со смежной трубой первичного потока через центральную секцию.

[0082] В центральной секции труба вторичного потока разделена на первый проточный канал 48 и второй проточный канал 50. Каждый из первого проточного канала и второго проточного канала содержит отверстие, которое обеспечивает возможность соединения по текучей среде трубы вторичного потока со смежной трубой первичного потока через напорные камеры 64.

[0083] Первый проточный канал и второй проточный канал соединены по текучей среде с одной и той же трубой первичного потока. Первый проточный канал соединен по текучей среде с трубой первичного потока через первую напорную камеру. Второй проточный канал соединен по текучей среде с трубой первичного потока через вторую напорную камеру.

[0084] Первый проточный канал направлен вертикально вверх и поперек центральной оси трубы вторичного потока в направлении первой напорной камеры. Второй проточный канал направлен вертикально вниз и поперек центральной оси трубы вторичного потока в направлении второй напорной камеры и в направлении, противоположном первому проточному каналу. Отверстия 52 в первом и втором проточных каналах обеспечивают соединение по текучей среде со смежными трубами первичного потока через первую и вторую напорные камеры 64.

[0085] Расположенная выше по потоку секция 54 первого проточного канала отводит воду из расположенной выше по потоку секции трубы вторичного потока в направлении от центральной оси трубы вторичного потока. Расположенная ниже по потоку секция 56 первого проточного канала отводит воду от расположенной ниже по потоку секции трубы вторичного потока в направлении от центральной оси трубы вторичного потока. Расположенная выше по потоку и расположенная ниже по потоку секции первого проточного канала соединены в отверстии с напорной камерой 64.

[0086] Расположенная выше по потоку секция 58 второго проточного канала отводит воду из расположенной выше по потоку секции трубы вторичного потока от центральной оси трубы вторичного потока и в направлении, противоположном расположенной выше по потоку секции первого проточного канала. Расположенная ниже по потоку секция 60 второго проточного канала отводит воду из расположенной ниже по потоку секции трубы вторичного потока от центральной оси трубы вторичного потока и в направлении, противоположном расположенной выше по потоку секции первого проточного канала. Расположенные выше по потоку и расположенная ниже по потоку секции второго проточного канала соединены в отверстии 52 с напорной камерой 64.

[0087] Приспособления для управления потоком направляют поток воды из первого и второго проточных каналов в напорную камеру и предотвращают поступление потока воды в расположенную ниже по потоку сторону первого и второго проточных каналов, так что происходит сброс всей воды из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0088] Приспособление для управления потоком обеспечивает возможность прохождения воды из трубы вторичного потока в напорную камеру 64. Затем происходит отвод воды по всей ширине отверстия напорной камеры в смесительную камеру трубы первичного потока. Происходит выпуск воды из верхней напорной камеры 64 в верхнюю часть смесительной камеры и из расположенной нижней напорной камеры 64 в нижнюю часть смесительной камеры. Вторичный поток смешивается с внешних краев первичного потока в смесительной камере до того, как поток выходит в секцию диффузора и покидает трубу.

[0089] Приспособление для управления потоком направляет поток в смесительную камеру. Низкое давление в камере предотвращает перепуск потока в расположенную ниже по потоку сторону трубы вторичного потока. Предотвращено отведение потока из впускного патрубка трубы вторичного потока и его рециркуляция через устройство либо пассивно, либо вследствие раздельного управления потоком на впускном патрубке трубы вторичного потока на размещенном ниже по потоку впускном патрубке трубы. Пассивное управление достигнуто за счет геометрической формы. Диаметр трубы вторичного потока может быть выбран с возможностью обеспечения определенной скорости воды, которая обеспечит отсутствие градиента статического давления вдоль трубы вторичного потока, и, следовательно, поток не будет проходить через уровень воды ниже по потоку. Геометрическая форма такова, что происходит ускорение потока через верхнюю секцию 42 трубы вторичного потока до определенной скорости, которая снижает статическое давление в расположенных выше по потоку проточных каналах 54 и 58 потока до уровня давления на уровне воды ниже по потоку.

[0090] Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения приспособление для управления потоком расположено в отверстиях первого и второго проточных каналов трубы вторичного потока. Приспособление для управления потоком направляет поток с одной стороны устройства в смесительную камеру смежной трубы первичного потока и предотвращает протекание воды в другую секцию трубы вторичного потока. Приспособление для управления потоком может выполнять перемещение между двумя положениями в зависимости от направления потока.

[0091] В первом положении приспособление для управления потоком направляет поток из первой (расположенной выше по потоку) секции 42 устройства в напорную камеру 64 и смесительную камеру 30 смежной трубы 20 первичного потока и блокирует поступление воды во вторую (расположенную ниже по потоку) секцию 44 трубы вторичного потока. При протекании воды в противоположном направлении приспособление для управления потоком может быть перемещено во второе положение. Во втором положении 44 приспособление для управления потоком направляет поток из второй секции устройства в напорную камеру 64 и смесительную камеру 30 смежной трубы первичного потока и блокирует поступление воды в первую секцию 42 трубы 20 вторичного потока.

[0092] Перегородка для управления потоком может быть использована в трубе вторичного потока для направления потока в камеру приготовления. Приспособление для управления потоком расположено у отверстий первого и второго проточных каналов. Приспособление для управления потоком направляет поток с одной стороны (расположенной выше по потоку) устройства в смесительную камеру смежной трубы первичного потока и предотвращает протекание воды в другую секцию (расположенную ниже по потоку) трубы вторичного потока. Приспособление для управления потоком может выполнять перемещение между двумя положениями в зависимости от направления потока.

[0093] Как можно видеть на ФИГ. 15, горизонтальные перегородки 66 управления потоком расположены поперек отверстия напорных камер 64 для направления воды в смесительную камеру 30. Горизонтальные перегородки управления потоком могут выполнять поворот вокруг центральной оси для управления направлением сброса воды в смесительную камеру. Горизонтальные перегородки управления потоком могут выполнять перемещение между двумя положениями, так что слив воды из напорной камеры в смесительную камеру происходит в направлении потока воды через устройство.

[0094] Например, при протекании воды в устройство в первом направлении 38 горизонтальные перегородки управления потоком могут быть перемещены в первое положение, так что происходит выпуск потока воды из напорной камеры в смесительную камеру в первом направлении для смешивания с первичным потоком, протекающим через устройство в том же направлении. При поступлении воды в устройство во втором направлении горизонтальные перегородки для управления потоком могут выполнять перемещение во второе положение, так что поток воды из напорной камеры выходит из смесительной камеры во втором направлении для смешивания с первичным потоком, протекающим через устройство в том же направлении.

[0095] Перегородка направляет поток из труб вторичного потока вдоль верхней и нижней поверхностей смесительной камеры, причем при этом основной первичный поток занимает центральную область смесительной камеры.

[0096] Перегородки отделены от устройства для управления потока на входе труб вторичного потока и предназначены для направления потока в смесительную камеру. При размещении перегородок в третьем положении они могут препятствовать потоку из напорной камеры в трубу первичного потока. Например, при расположении перегородок по существу горизонтально они могут остановить весь поток из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0097] Еще один вариант реализации настоящего изобретения показан на ФИГ. 19-24. В этом варианте реализации устройство содержит основную конструкцию 12, имеющую массив труб 20 первичного потока и массив труб 22 вторичного потока. Горизонтальный массив труб первичного потока расположен ниже горизонтального массива труб вторичного потока. Трубы первичного потока обеспечивают проточный канал от расположенного выше по потоку участка к участку, расположенному ниже по потоку от барьера. Каждая труба первичного потока соединена с одной трубой вторичного потока. Труба вторичного потока подает поток воды в трубу первичного потока, расположенную над ней. Барьер проходит по всей ширине основной конструкции. Как показано на ФИГ. 19-24, каждая труба 20 первичного потока соединена с одной трубой вторичного потока, так что вода может протекать из трубы вторичного потока в трубу первичного потока.

[0098] Как трубы первичного потока, так и трубы вторичного потока получают воду из массы воды. Вода, выходящая из труб первичного потока, представляет собой смешанный поток воды, который поступил в устройство как через трубы первичного потока, так и через трубы вторичного потока. Каждая труба первичного потока содержит первую сужающуюся секцию 26, которая сужается от своего первого отверстия 28 на первом конце основной конструкции к смесительной камере 30, которая образует секцию трубки Вентури. Вторая сужающаяся секция 32 сужается от второго отверстия 34 на втором конце основной конструкции ко второму концу смесительной камеры 30. Смесительная камера содержит отверстие для приема воды из смежной трубы вторичного потока.

[0099] Как первая, так и вторая сужающиеся секции выполнены в виде диффузоров. При протекании воды через трубу 20 первичного потока в первом направлении 38 вода поступает в трубу первичного потока через первую сужающуюся секцию 26, а вторая сужающаяся секция 32 представляет собой секцию диффузора.

[0100] При протекании воды через трубу первичного потока во втором направлении 40 вода поступает в трубу первичного потока через вторую сужающуюся секцию 32, а первая сужающаяся секция 26 представляет собой секцию диффузора.

[0101] Сужающиеся секции 26, 32 имеют по существу прямоугольную форму поперечного сечения. Боковые стенки сужающихся секций трубы первичного потока выполнены по существу вертикальными, причем сужающиеся секции вытянуты в вертикальной плоскости от смесительной камеры.

[0102] Труба вторичного потока соединена по текучей среде с трубой первичного потока через ее центральную секцию. Трубы 22 вторичного потока расположены по существу параллельно трубам 20 первичного потока, и коллектор 68 соединяет трубу 22 вторичного потока с трубой 20 первичного потока, расположенной выше. Коллектор 68 обеспечивает возможность соединения по текучей среде трубы вторичного потока с расположенной выше трубой первичного потока. Коллектор проходит от центральной секции трубы вторичного потока до трубы первичного потока.

[0103] Турбина расположена в коллекторе и соединена с генератором (не показан). Лопатки турбины выполнены с возможностью поворота вокруг по существу вертикальной оси. Турбина может представлять собой, например, пропеллерную гидротурбину или турбину Каплана.

[0104] Труба вторичного потока содержит приспособление для управления потоком, которое можно перемещать между первым и вторым положениями для направления воды в коллектор и через турбину в смесительную камеру, и полного предотвращения протекания воды через вторичную проточную трубу и выхода через секцию трубы вторичного потока, расположенную ниже по потоку. Приспособление для управления потоком может быть выполнено в форме барабана с открытым концом, имеющего открытую сторону и закрытую сторону. Открытая сторона принимает воду из трубы вторичного потока в барабан. Закрытая сторона эффективно блокирует поток воды по длине трубы вторичного потока и направляет воду через открытый конец барабана в смесительную камеру трубы первичного потока. Барабан может проходить через коллектор к отверстию камеры смешивания, обеспечивая проточный канал от вторичного потока к трубе первичного потока.

[0105] Приспособление для управления потоком может выполнять перемещение между двумя положениями в зависимости от направления потока. В первом положении приспособление для управления потоком направляет поток из первой (расположенной выше по потоку) секции устройства в коллектор и эффективно блокирует поступление воды во вторую (расположенную ниже по потоку) секцию трубы вторичного потока. При протекании воды в противоположном направлении приспособление для управления потоком может быть перемещено во второе положение. Во втором положении приспособление для управления потоком направляет поток из второй секции устройства в коллектор и эффективно блокирует протекание воды в первую секцию трубы вторичного потока. В этом втором положении вторая секция теперь будет расположенной выше по потоку секцией, а первая секция будет расположенной ниже по потоку секцией.

[0106] Подвижный кожух образует напорную камеру 70 в смесительной камере около отверстий смесительных камер с коллектором, содержащим турбину. Происходит отведение воды из трубы вторичного потока в напорную камеру после прохождения через турбину в коллекторе. Вал турбины проходит через напорную камеру к генератору (не показан).

[0107] Подвижная напорная камера расположена в центре смесительной камеры таким образом, что поток воды через трубу первичного потока может протекать по сторонам напорной камеры. Напорная камера имеет отверстие в форме прорези, через которое происходит слив воды, поступающей из трубы вторичного потока, для смешивания с первичным потоком воды, протекающим через трубу первичного потока. Напорная камера выполнена с возможность поворота таким образом, что отверстие напорной камеры может быть расположено так, что поток из напорной камеры реализует ее сброс в центр первичного потока. Напорная камера содержит внешние перегородки 74 на противоположной стороне от отверстия. Внешние перегородки 74 имеют треугольную форму и направляют воду вокруг стенок напорной камеры 70.

[0108] Приспособление для управления потоком соединено с напорной камерой, расположенной в смесительной камере, и напорная камера может выполнять поворот при перемещении приспособления для управления потоком между своим первым и вторым положениями.

[0109] Приспособление для управления потоком содержит кожух, образующий напорную камеру и внешние перегородки. Барабан может проходить в смесительную камеру, причем вершина барабана выполнена в виде напорной камеры, имеющей отверстие для выпуска воды в смесительную камеру. Приспособление как целое выполняет поворот между первым и вторым положениями. Барабан с открытой стороной соединен с напорной камерой таким образом, что поворот барабана приводит к повороту камеры. В первом положении открытая сторона барабана обращена к первому направлению, а отверстие напорной камеры в канал первичного потока обращено ко второму направлению. Во втором положении открытая сторона барабана обращена ко второму направлению, а отверстие напорной камеры в канал первичного потока обращено к первому направлению.

[0110] Как показано на ФИГ. 23, турбина может быть расположена в коллекторной части барабана. Турбина выполняет поворот независимо от барабана и напорной камеры при протекании воды.

[0111] Устройство особенно полезно в мелководных средах. При использовании только одного горизонтального массива труб, например, как показано на ФИГ. 1-18, устройство может быть использовано без существенного углубления дна на крупных объектах инфраструктуры при глубине воды до полуметра или менее, в зависимости от размеров труб и используемых турбин. При использовании двух горизонтальных массивов труб, один из которых расположен над вышеуказанным массивом, например, как показано на ФИГ. 19-24, устройство может быть использовано без существенного углубления дна на крупных объектах инфраструктуры при глубине воды один метр или меньше, в зависимости от размеров труб и турбин.

[0112] В тех случаях, когда речное или морское дно может быть углублено и профилировано посредством земляных работ рядом с местом расположения устройства, отсутствует ограничение по глубине воды. Можно использовать несколько массивов труб первичного и вторичного потоков. Количество труб в каждом массиве будет зависеть от размера массы воды, в которой должно быть использовано устройство. Каждое устройство может содержать только две или три трубы, при этом основная конструкция содержит компоновку труб вторичного и первичного потоков. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения основная конструкция содержит массив компоновок труб вторичного и первичного потоков, например 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более труб первичного и вторичного потоков.

[0113] Хотя сужающиеся секции и секции диффузора показаны как имеющие по существу круглые или прямоугольные поперечные сечения, могут быть использованы сужающиеся / диффузорные секции и смесительные камеры другой формы и сочетания форм. Трубы вторичного потока могут иметь по существу круглые поперечные сечения своих отверстий. Однако также допустимы другие формы сечений. Форма поперечного сечения труб вторичного потока может быть разной по длине проточного канала. Например, путь вторичного потока может переходить от круглого поперечного сечения в отверстиях трубы вторичного потока к прямоугольному поперечному сечению в каналах вторичного потока в центральной области.

[0114] Размер и форма труб выполнены такими, что примерно 80% объема воды, поступающей в устройство, будет поступать в трубы первичного потока, а приблизительно 20% объема воды, поступающей в устройство, будет поступать в трубы вторичного потока. 100% объема воды, поступившей в устройство, выходит из устройства через трубы первичного потока.

[0115] Как видно из ФИГ. 1, 12, 19, 20, 23 и 25, система содержит два подвижных барьера, расположенных на верхней поверхности основной конструкции. Барьеры проходят поперечно центральной оси труб первичного и вторичного потока через основную конструкцию. Первый подвижный барьер расположен на первом конце основной конструкции. Второй подвижный барьер расположен на противоположном конце основной конструкции.

[0116] Каждый из подвижных барьеров может выполнять перемещение между первым поднятым положением и вторым опущенным положением. В поднятом положении барьер блокирует протекание воды через верхнюю секцию устройства и создает разность напоров с входной и выходной стороны барьера. Вода вместо этого направлена через множество труб. Трубы обеспечивают проточный канал для воды через основную конструкцию от расположенной выше по потоку стороны барьера к расположенной ниже по потоку стороне барьера. При опущенном положении вода может протекать поверх барьера и основной конструкции.

[0117] При протекании воды с первого направления первый подвижный барьер, размещенный на расположенном выше по потоку конце основной конструкции, поднят, а второй подвижный барьер, размещенный на расположенном ниже по потоку конце основной конструкции, опущен. При протекании воды со второго направления второй подвижный барьер, размещенный на расположенном ниже по потоку конце основной конструкции, поднят, а первый подвижный барьер, размещенный на расположенном ниже по потоку конце основной конструкции, опущен.

[0118] Хотя настоящее изобретение было описано как содержащее два подвижных барьера, по одному на каждом конце основной конструкции, система также может содержать один барьер.

[0119] Подвижные барьеры могут, например, быть выполнены в виде надувных барьеров и/или гидравлически управляемых перегородок или ворот. Подвижный барьер проходит по всей ширине основной конструкции.

[0120] При использовании надувных барьеров резиновые баллоны могут быть прикреплены к краям бетонной основной конструкции. Баллоны могут быть заполнены текучей средой, такой как вода или газ, для поднятия барьера. При необходимости опускания барьера текучая среда может быть выпущена из баллона. Примерами надувных барьеров являются барьеры, поставляемые компанией Dyrhoff UK Ltd (см., например, GB2521876). Другие барьеры могут содержать трубчатые надувные компоненты, используемые с шарнирными воротами. Надувные трубы расположены с одной стороны ворот. Надувание трубчатых компонентов поднимает ворота, а сдувание трубчатых компонентов опускает ворота.

[0121] При наличии в системе подвижных барьеров их можно опустить, когда они не используются, и улучшить внешний вид окружающей среды. Хотя система описана со ссылкой на подвижные барьеры, вместо них можно использовать неподвижные барьеры, например бетонную стену, расположенную по ширине основной конструкции. Хотя система рассмотрена как имеющая барьер на каждом концевом участке основной конструкции или единственный барьер на центральном участке основной конструкции, каждый барьер, проходящий по ширине основной конструкции, может состоять из отдельно выровненных компонентов. Например, множество, то есть одни, два, три или более ворот с гидравлическим или надувным приводом или перегородками могут быть выровнены по ширине основания для образования одного барьера.

[0122] Систему можно использовать так, как показано на ФИГ. 25. Во время отлива уровень воды на обеих сторонах системы может быть ниже основной конструкции, и барьеры опущены (ФИГ. 25а). При приливе расположенный ниже по потоку барьер поднят для поддержания предпочтительной разницы напора при наступлении прилива (ФИГ. 25 b-с). В максимуме прилива (ФИГ. 25 с!) расположенный ниже по потоку барьер опускают, а расположенный выше по потоку барьер поднимают, готовясь к следующему циклу приливов. Расположенный выше по потоку барьер остается поднятым по мере отлива, пока не будет установлена предпочтительная разница напора (ФИГ. 25е). По мере ослабления прилива расположенный выше по потоку барьер опускают для поддержания предпочтительной разницы напора, вплоть до полного опускания (ФИГ. 25f). Теперь при отливе оба барьера опущены и система готова к следующему циклу прилива. Поскольку разность напора может быть установлена как на входящем, так и на исходящем потоке, система может быть использована для выработки электроэнергии из приливных потоков в обоих направлениях.

[0123] При протекании воды с первого направления 38, например, с направления прилива, первый барьер поднят. Барьер по всему объему воды обеспечивает разность напора между первой (расположенной выше по потоку) стороной основной конструкции и второй (расположенной ниже по потоку) стороной основной конструкции. Вода с первой (расположенной выше по потоку) стороны барьера протекает через трубы первичного потока. Первичный поток воды поступает в первую (сужающуюся) секцию и течет в смесительную камеру, а затем выходит из второй сужающейся (диффузорной) секции. Возникает вторичный поток через трубы вторичного потока, и вода протекает через первую секцию труб вторичного потока в трубы первичного потока, что приводит к повороту турбины, вырабатывающей электричество, посредством устройства отбора механической или электрической мощности.

[0124] При изменении потока воды на противоположный (вода течет во втором направлении 40, например, во время отлива) второй барьер поднят, а первый барьер может быть опущен. Барьер по всему объему воды обеспечивает разность напора между вторым концом основной конструкции и первым концом основной конструкции. Вода со второй стороны барьера протекает через трубы первичного потока. Первичный поток воды поступает во вторую (сужающуюся) секцию и течет в смесительную камеру, а затем выходит из первой сужающейся секции (теперь действующей в качестве секции диффузора). Создан вторичный поток через трубы вторичного потока, и вода протекает через вторую секцию труб вторичного потока в трубы первичного потока, что приводит к повороту турбины, генерирующей электричество с помощью устройства отбора механической или электрической мощности.

[0125] На ФИГ. 26 показан пример системы согласно настоящему изобретению, содержащей неподвижный барьер. Как показано на ФИГ. 26a-f, барьер расположен поперек основной конструкции и поддерживает разность напоров между входной и выходной сторонами основной конструкции во время приливов (ФИГ. 26b и с) и отливов (ФИГ. 26е и f).

[0126] Зона низкого давления в трубке Вентури трубы первичного потока вызывает возникновение вторичного потока через трубу вторичного потока в трубу первичного потока. Как первичный, так и вторичный потоки воды поступают в смесительную камеру, где оба потока могут быть смешаны. Смешанный поток поступает в секцию диффузора (первую или вторую сужающуюся секцию в зависимости от направления потока) и происходит уменьшение скорости потока воды по мере его перемещения через секцию диффузора. При протекании воды через секцию диффузора поток сохраняет свой статический напор и теряет динамический напор, пока он не выходит из секции диффузора ниже по потоку. Это сохраняет низкий статический напор в трубке Вентури.

[0127] Таким образом, система способна генерировать электричество из потока воды в двух направлениях. Например, система может быть использована в качестве приливного заграждения через приливную реку или устье реки. Системы особенно подходят для использования в средах, где возможна только небольшая разница напора.

[0128] Система также обеспечивает возможность сохранения формы приливного сигнала, в то же время вырабатывая электричество из приливного потока. Система не останавливает поток воды, как в обычном устройстве с приливной головкой или приливно-отливным устройством, поскольку вода может продолжать протекать через устройство во время приливов и отливов, несмотря на наличие барьеров для поддержания разницы напора.

Группа изобретений относится к системе двустороннего действия и устройству для выработки энергии. Устройство содержит конструкцию (12), трубы (20, 22) первичного и вторичного потока, образующие соответственно первый и второй проточные каналы через конструкцию (12), турбину с генератором, установленную с возможностью поворота потоком воды из второго канала. Каналы выполнены для двунаправленного потока. Труба (20) содержит сужающуюся секцию, смесительную камеру и секцию диффузора, соединенную со вторым концом смесительной камеры. Сужающаяся секция соединена с первым концом камеры с образованием между ними трубки Вентури. В трубе (22) выполнено отверстие для соединения второго канала и смесительной камеры. Устройство содержит приспособление для управления направлением потока воды из второго канала через отверстие в смесительную камеру. Вода, вытекающая с первого направления, течет в камеру с одного конца конструкции (12), а вода, вытекающая со второго направления, - с противоположного конца. Приспособление выполнено с возможностью блокирования потока по всей длине второго канала и управления направлением воды, так что вся вода, поступающая в трубы (20, 22), выходит через трубу (20). Группа изобретений направлена на повышение эффективности турбин, предназначенных для работы в потоке, поступающем из разных направлений. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 36 ил.

1. Устройство для использования при выработке электроэнергии из двунаправленного потока воды, содержащее

основную конструкцию (12);

трубу (20) первичного потока, образующую первый проточный канал через основную конструкцию (12);

трубу (22) вторичного потока, образующую второй проточный канал через основную конструкцию (12), причем первый и второй проточные каналы выполнены для двунаправленного потока;

труба первичного потока содержит:

сужающуюся секцию (26);

смесительную камеру (30), причем сужающаяся секция (26) соединена с первым концом смесительной камеры (30) с образованием между ними трубки Вентури; и

секцию (32) диффузора, соединенную со вторым концом смесительной камеры (30);

при этом устройство дополнительно содержит:

отверстие (28) в трубе (22) вторичного потока, предназначенное для обеспечения соединения по текучей среде между вторым проточным каналом и смесительной камерой (30);

турбину (24), выполненную с возможностью соединения с генератором и установленную с возможностью поворота потоком воды из второго проточного канала, причем указанное устройство отличается тем, что содержит

приспособление (62) для управления для направления потока воды из второго проточного канала через отверстие (28) в смесительную камеру (30), причем

вода, вытекающая с первого направления, течет в смесительную камеру (30) с одного конца основной конструкции (12), а вода, вытекающая со второго направления, течет в смесительную камеру (30) с противоположного конца основной конструкции (12), причем приспособление для управления выполнено с возможностью блокирования потока по всей длине второго проточного канала и с возможностью управления направлением воды, так что вся вода, поступающая в трубы первичного и вторичного потока, выходит через трубу первичного потока.

2. Устройство по п. 1, содержащее множество труб (20) первичного потока и множество труб (22) вторичного потока, причем

каждая труба (20) первичного потока расположена смежно по меньшей мере с одной трубой (22) вторичного потока.

3. Устройство по п. 2, в котором трубы (22) вторичного потока расположены по сторонам от труб (20) первичного потока с образованием горизонтального массива труб (20) первичного потока и труб (22) вторичного потока, причем

каждая труба (22) вторичного потока содержит две турбины (24), и

первая турбина (24) расположена на первом конце трубы (22) вторичного потока, а вторая турбина (24) расположена на втором конце трубы (22) вторичного потока.

4. Устройство по любому из пп. 2, 3, в котором труба (22) вторичного потока содержит центральную секцию, расположенную между первым и вторым концами трубы вторичного потока, причем

в центральной секции труба вторичного потока содержит первый проточный канал (48) и второй проточный канал (50), и

первый (48) и второй (50) проточные каналы соединены по текучей среде со смесительной камерой (30) трубы (20) первичного потока.

5. Устройство по п. 4, в котором первый проточный канал (48) и второй проточный канал (50) каждой трубы (22) вторичного потока соединены по текучей среде с одной и той же трубой (20) первичного потока.

6. Устройство по п. 5, содержащее

первую напорную камеру (64), соединяющую первый проточный канал (48) с верхней частью смесительной камеры (30), и

вторую напорную камеру (64), соединяющую второй проточный канал (50) с нижней частью смесительной камеры (30) каждой трубы первичного потока (20).

7. Устройство по п. 6, в котором смесительная камера (30) содержит подвижные горизонтальные перегородки (66) для регулирования потока, размещенные для направления потока воды из напорных камер (64) в смесительную камеру (30).

8. Устройство по п. 4, в котором первый проточный канал (48) и второй проточный канал (50) соединены по текучей среде с различными трубами (20) первичного потока.

9. Устройство по п. 8, в котором

первый проточный канал (48) трубы (22) вторичного потока выполнен с возможностью нагнетания воды в смесительную камеру (30) первой трубы (20) первичного потока, а

второй проточный канал (50) трубы (22) вторичного потока выполнен с возможностью выпуска воды во вторую трубу (20) первичного потока.

10. Устройство по любому из пп. 2-4, в котором каждая труба (20) первичного потока соединена по текучей среде с двумя трубами (22) вторичного потока.

11. Устройство по любому из пп. 2-4, в котором каждая труба (20) первичного потока соединена по текучей среде с одной трубой (22) вторичного потока.

12. Устройство по п. 2, в котором каждая труба (22) вторичного потока расположена ниже трубы (20) первичного потока.

13. Устройство по п. 10, содержащее коллектор (68), соединяющий трубу (22) вторичного потока с трубой (20) первичного потока, расположенной выше, причем турбина расположена в коллекторе (68).

14. Устройство по п. 13, в котором труба (20) первичного потока содержит подвижную напорную камеру (70) в смесительной камере (30), и

поток из трубы (22) вторичного потока втянут в напорную камеру (70) через коллектор (68).

15. Устройство по п. 14, в котором:

- подвижная напорная камера (70) расположена таким образом, что обеспечена возможность протекания потока воды через трубу (20) первичного потока вокруг сторон напорной камеры (70), и имеет отверстие в направлении потока, через которое происходит сброс воды из трубы (22) вторичного потока.

16. Устройство по любому из пп. 14 или 15, в котором подвижная напорная камера (70) способна выполнять перемещение между первым положением так, что отверстие напорной камеры (70) обращено в первом направлении потока, и вторым положением так, что отверстие напорной камеры (70) обращено во втором направлении потока.

17. Устройство по любому из пп. 14-16, в котором подвижная напорная камера (70) соединена с приспособлением для управления потоком таким образом, что перемещение приспособления для управления потоком между его первым и вторым положениями перемещает напорную камеру (70) между ее первым положением и вторым положением.

18. Устройство по любому из пп. 1-16, в котором приспособление (62) для управления потоком выполнено с возможностью перемещения между первым положением, в котором вода течет в смесительную камеру (30) с одного конца основной конструкции (12), и вторым положением, в котором вода течет в смесительную камеру (30) с противоположного конца основной конструкции (12).

19. Устройство по п. 18, в котором приспособление (62) для управления потоком представляет собой подвижную перегородку.

20. Устройство по п. 19, в котором перегородка для управления потоком содержит канал (72) для направления воды из канала вторичного потока в канал первичного потока.

21. Устройство по любому из пп. 1-20, в котором приспособление для управления потоком представляет собой пассивное приспособление для управления потоком.

22. Устройство по п. 21, в котором приспособление для управления потоком конструктивно скомпоновано так, что отсутствует градиент давления между каждым концом трубы вторичного потока.

23. Система генерации для использования при получении воды из двунаправленного потока воды, отличающаяся тем, что она содержит

устройство по любому из пп. 1-22 и

по меньшей мере один барьер (14), расположенный поперек верхней части основной конструкции (12).

24. Система по п. 23, содержащая по меньшей мере один подвижный барьер (14), размещенный на верхней части основной конструкции (12), причем

подвижный барьер (14) выполнен с возможностью перемещения между первым поднятым положением и вторым опущенным положением.

25. Система по п. 23 или 24, содержащая два подвижных барьера (14), причем

первый подвижный барьер (14) расположен на первом конце основной конструкции (12), а второй подвижный барьер (14) расположен на противоположном конце основной конструкции (12).