КОНВЕЙЕРНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Российский патент 2022 года по МПК F03D9/00 

Изобретение относится к классу электростанций, использующих кинетическую энергию движущейся среды - воздуха, воды... Идея конвейерной электростанции (КЭС) известна относительно недавно. Схема ее технической реализации опубликована в журнале «СОК» № 12, 2018 г., стр. 92. Представленная здесь конвейерная электростанция состоит из электрогенераторов, соединенных с ними шкивов с вертикальными осями вращения, охватывающей шкивы конвейерной ленты с размещенными на ней аэродинамическими пластинами, имеющими в сечении профиль половины диска и установленными на ленте хордами под прямым углом к ней. Данное схемное решение можно принять за прототип.

Недостаток этого решения состоит в том, что возникающая на пластинах первого ряда аэродинамическая сила при представленной на схеме форме их профиля и нулевом угле атаки весьма незначительна (коэффициент С_у<0,1), а сходящий с этих пластин по касательной к задней кромке профиля пластины воздушный поток обтекает пластины второго ряда под таким углом, что вызовет торможение движения всей ленты.

Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении возникновения на аэродинамических пластинах значительных аэродинамических сил, одинаково направленных в сторону требуемого движения несущих их частей ленты. Техническим результатом изобретения будет работоспособная схема конвейерной электростанции, использующей энергию потока воды или воздуха.

Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что конвейерная электростанция состоит из электрогенераторов, соединенных с ними шкивов с вертикальными осями вращения, охватывающей шкивы конвейерной ленты с аэродинамическими пластинами, выполненными в виде части боковой поверхности удлиненного цилиндра и ориентированными продольными осями параллельно осям шкивов и хордами - под острым углом к ленте, а в промежутке между двумя рядами ленты расположен воздухонаправляющий аппарат.

На рис. 1 показана схема предлагаемой конвейерной электростанции. (Вид сверху). Она состоит из электрогенераторов - 1, соединенных со шкивами - 2, например соосно; шкивы расположены осями вращения вертикально и охвачены лентой - 3 (ременная, тросовая или цепная передача), на ленте расположены пластины - 4, выполненные в виде части боковой поверхности удлиненного цилиндра, ориентированные хордами под острым углом α к ней и продольными осями параллельно осям шкивов. При замыкании ленты с установленными на ней пластинами в кольцо и ее натяжении на шкивы пластины второго ряда оказываются ориентированными относительно пластин первого ряда хордами противоположно. Из опыта воздухоплавания и опыта плавания под парусами известно, что коэффициент С_у подобного профиля при оптимальных значениях угла атаки и удлинения пластины может достигать значения 2,0. (Ч. Махрай, «Теория плавания под парусом», Физкультура и спорт, 1963). В промежутке между первым и вторым рядами ленты расположен воздухонаправляющий аппарат - 5, механически соединенный с приводом - 6.

Ширина ленты в перпендикулярной потоку плоскости, чтобы не препятствовать прохождению потока и не искажать его, должна быть минимально возможной из соображений прочности и возможности крепления пластин. В пределе - это высокопрочные тросы. Профиль цилиндрической поверхности и остальные параметры пластин, оптимальный угол их установки и расстояние между ними необходимо определять экспериментально для конкретной конструкции по критерию максимума развивающейся на пластине аэродинамической (гидродинамической в случае обтекания потоком воды) силы, как это всегда и делается для связанных с аэродинамикой устройств.

Направляющий аппарат - 5 в простейшем варианте исполнения представляет собой параллельные планки - 7, между которыми расположены шарнирно соединенные с ними по схеме параллелограмма пластины - 8, в простейшем случае плоской формы. Сдвигая или раздвигая между собой планки - 7, можно изменять углы установки пластин - 8 относительно планок - 7 и векторов скорости сходящего с первого ряда пластин воздушного потока.

Работа КЭС состоит в следующем. При обдувании пластин потоком среды под углом атаки ϕ между хордами первого для потока ряда пластин - 4 и вектором скорости V потока на каждой из них развивается сила F_a, направленная в сторону выгнутой поверхности пластины и максимальная при оптимальном для данной формы пластины угле атаки. (Совершенно аналогично возникновению силы на крыле самолета или судна на подводных крыльях). Сходящий со скосом с пластин - 4 первого ряда поток проходит через направляющий аппарат - 5, обдувает второй ряд пластин - 4 под неоптимальным углом, и на них развиваются меньшие, чем на пластинах первого ряда, силы. Изменяя углы установки пластин направляющего аппарата - 5, можно направить сходящий на пластины - 4 второго ряда поток под оптимальным для них углом атаки. И тогда возникшие на них силы тоже будут направлены в сторону выгнутой поверхности пластин и могу достигнуть почти такого же значения как на пластинах первого ряда. Установка пластин направляющего аппарата под оптимальным углом обеспечивается либо вручную при сборке КЭС, либо подключением к приводу - 6 системы автоматического управления, которая будет задавать угол установки пластин во время работы КЭС по определенному критерию, например - максимума выходного напряжения электрогенераторов.

Охватывающая шкивы - 2 лента - 3 под действием суммы сил обоих рядов пластин - 4 придет в линейное движение вдоль себя, вращая шкивы и соединенные с ними электрогенераторы - 1, которые и будут вырабатывать электрический ток.

Конвейерная электростанция предназначена для генерации электроэнергии, используя кинетическую энергию потока воды или воздуха. Состоит из электрогенераторов, соединенных со шкивами, охватывающей шкивы конвейерной ленты с установленными на ней выполненными в виде части цилиндрической поверхности пластинами, и направляющего аппарата, размещенного между ветвями ленты. При обдувании пластин потоком среды на них развиваются силы, под действием которых конвейерная лента движется, вращая шкивы и электрогенераторы, которые и вырабатывают электрический ток. 1 ил.

Конвейерная электростанция, состоящая из шкивов с вертикальными осями вращения, соединенных со шкивами электрогенераторов и охватывающей шкивы замкнутой ленты с аэродинамическими пластинами, отличающаяся тем, что пластины выполнены в виде части боковой поверхности цилиндра и ориентированы хордами под острым углом к ленте, а в промежутке между двумя рядами пластин размещен соединенный с приводом направляющий аппарат.