Устройство для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию Российский патент 2023 года по МПК F03B9/00 F03B17/06 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в гидроэнергетических установках для выработки электроэнергии.

Получение энергии из возобновляемых источников энергии по мере увеличения ее потребления человечеством становится все более актуальным направлением исследований последних десятилетий. Быстрое развитие ветровой и солнечной энергетики позволило нарастить генерирующие электроэнергию мощности, но ее катастрофическая зависимость от погодных условий делает ее неустойчивой. В данной работе предлагается для получения электроэнергии использовать морские течения, поскольку они:

- Не задействованы в мировом энергообороте.

- Отличаются хорошей устойчивостью.

- Высокой энергоемкостью, т.к. переносят огромные объемы воды.

- Присутствуют во всех частях света и морях.

В настоящее время наблюдаются попытки использования морских течений и морских приливов в получении электрической энергии.

Известно устройство (1) рекуперации энергии для получения электрической энергии имеет профилированное крыло (2), расположенное вдоль потока жидкости (15), например, воздуха или воды. Упругий возвратный узел, то есть пружина (6), упруго возвращает элерон (4) в положение, в котором элерон выступает из продолжения крыла. Опорные и направляющие узлы, например, опора (7) и направляющий подшипник (9), поддерживают и направляют крыло в поступательном направлении для создания поперечного колебательного движения крыла в направлении циркуляции жидкости. Узел поддержки крыла соединен с блоком преобразования энергии, который представляет собой шатун (10) и коленчатый вал (12) (FR 2964160 А1, F03B17/00, 02.03.2012).

Указанное устройство может рассматриваться для работы с морскими течениями только в перевернутом виде – крыло в потоке течения, а вал на поверхности баржи.

Недостатками данного технического решения являются:

- Водный поток значительно более медленный и более мощный (при той же рабочей поверхности крыла) в сравнении с воздушным потоком. Поэтому вызвать колебательные движения крыла будет крайне сложно.

- Опора (7) в перевернутом виде станет штангой, которая должна вращать колесо (12). Однако сама штанга при таких глубинах морского течения будет весить около 400 кг, поэтому крыло должно развивать большую мощность для формирования постоянного вертикального подъема и спуска штанги. Стабильное колебание большой мощности в не стабильном потоке практически невозможно. Значительную часть в нестабильность потока вносит движение самой баржи на поверхности воды, т.к. это движение разрушает предполагаемые периодические колебания крыла.

Известна гидроэлектростанция морского течения, содержащая надводные платформы, горизонтальные и вертикальные силовые тросы с буями, закрепленные на платформах, грузы, установленные на дне и прикрепленные к буям, блоки генераторов, закрепленные на тросах, преобразователи электроэнергии, разложители воды на водород и кислород и систему управления, при этом блоки генераторов включают герметизированные генераторы электроэнергии, лопастные элементы и стабилизаторы, на тросах блоки генераторов выполнены разделенными, к горизонтальным силовым тросам прикреплены вертикальные тросы, причем преобразователь электроэнергии подключен выходами к потребителям электроэнергии, а выходы разложителя воды подключены к устройству сжижения водорода и кислорода, которые подключены к трубопроводу и потребителям водорода и кислорода, например резервуарам транспортного корабля, отличающаяся тем, что герметизированный генератор электроэнергии прикреплен к переднему обтекателю, прикрепленному к стабилизатору, лопастной элемент, выполненный спиральным, закреплен на валу генератора электроэнергии и прикреплен к заднему обтекателю, причем обтекатель и спиральный элемент выполнены с полостями, обеспечивающими заданную плавучесть, на тросах блоки генераторов разделены силовыми цилиндрами, вертикальные тросы обеспечивают движение ремонтных лифтов, причем блок генераторов подключен к информационным выпрямителям и к силовым выпрямителям, выходы которых объединены и подключены к преобразователю электроэнергии и к разложителю воды на водород и кислород, при этом блок преобразования электроэнергии в водород и кислород установлен на дне, или на надводной платформе, или на земле, причем система управления содержит цифровой процессор, устройство ввода-вывода данных и подключена к информационным датчикам и приводам системы, а также к приводам тормозов блоков генераторов (RU2405965 C1, F03B 13/10, 10.12.2010 г.).

Недостатками указанного технического решения являются: Средняя глубина морских течений 250-300 метров. Обычная ширина – несколько десятком километров. Отсюда следствие – высокое давление воды с наличием микрокристаллов солей будет препятствовать и блокировать работу всех вращающихся частей турбин. Герметизировать генератор с вращающимся валом при таком высоком давлении крайне сложно и дорого. Тем более использование лифтов с людьми для ремонта установок практически невозможно. Водолазу погрузиться на 80 метров необходима серьезная специальная подготовка со специальным оборудованием доступная как правило военным. 300 метров это до недавнего времени предел работы подводных лодок, а не лифтов. Ремонт установки крайне сложен. Разложение воды на водород и кислород, сжижение, транспортировка пока остаются крайне сложными технологически для реализации.

Известна система (1) для выработки электроэнергии в основном за счет использования морских течений, которая содержит тело (4) вращения, имеющее переднюю входную сторону (2) и заднюю выходную сторону (3), по меньшей мере, один элемент (6) передачи, соединяющий входную сторону (2) с генератором (5) и проходящий в направлении входной стороны от по существу цилиндрического узкого участка (7), по меньшей мере, один участок (8, 9), сужающийся в виде конуса и/или луковицы, при этом узкий участок имеет расположенные с промежутками друг от друга по окружности турбинные лопатки (10), которые выполнены с возможностью обеспечения вращения тела вращения, свободный передний конец которого прикреплен к элементу передачи (6) и служит для передачи движения вращения на генератор (5), а внутренняя поверхность внешней стенки (17) тела вращения имеет лопатки (18), расположенные по окружности и предназначенные для устранения трения, создаваемого находящейся внутри тела вращения жидкостью (19) (RU2287717 С2, F03B 13/00, 20.11.2006 г.).

Предлагаемая система интересна, для поверхностных течений, но для обычных морских течений, которые имеют среднюю глубину 250-300 метров, имеет ряд недостатков:

- При поверхностном течении (глубина до 40 метров) все отверстия между лопатками будут забиты водорослями и морским мусором.

- Для глубин 350 метров штанга 6 для получения большого вращающего момента должна быть прочной, а, следовательно, металлической. Такой же прочной должна быть и все вращающееся тело конструкции 4. По аналогии с буровой установкой при передаче энергии вращения от установки на вращающийся бур прочность ствола должна выдерживать заданный вращающийся момент с запасом и не скручиваться и деформироваться. При такой глубине 350 метров, диаметре штанги 6 порядка 80 мм и мощности 100 кВт (м) вес конструкции будет около 1000 кг, и она займет вертикальное положение и перестанет вращаться. Средняя скорость морского течения порядка 0,5м/ сек. Для увеличения ее подъемной силы необходимо увеличивать площадь, а это автоматически увеличивает ее вес и вес штанги 6.

- Подводное расположение генератора и аккумулятора энергии при глубине ниже течения приведет к значительным затратам – частое и проблемное поднятие всей конструкции для технического обслуживания. Давление более 30 атм. Делает крайне сложным строительство и обслуживание сопутствующих придонных устройств, а глубины будут еще большие, т.к. все строится ниже течения.

Известно устройство получения электроэнергии от подводных морских течений , содержащее приемный неметаллический трубопровод, магниты, расположенные на трубопроводе металлические электроды, расположенные в трубопроводе, отличающееся тем, что устройство снабжено электромагнитами, установленными на трубопроводе, магниты выполнены подковообразными, при этом приемный трубопровод разделен на две ветви, в которых установлены металлические электроды, а изолированные электроды выведены на сушу и подключены к инвертору (RU 2735039 С1, F03B 13/00, 27.10.2020 г.).

Способ интересен, но имеет свои недостатки и это, прежде всего, малая мощность. Потенциал, накапливаемый на электродах, в результате разделения ионов снимается через токопроводящий провод и подается на поверхность. Для получения большей энергии, достаточной хотя бы для бытовых нужд нескольких домов, потребуется строительство сети трубопроводов с установкой мощных магнитов. А мощное магнитное поле можно получить с помощью электроэнергии. Применение неодимовых магнитов (самых мощных не потребляющих энергию) недостаточно.

Известна энергоустановка для преобразования энергии течения воздушных или водных потоков, содержащая вал отбора мощности, с которым через подвижную ось кинематически связано введенное в поток по направлению его движения крыло или аэродинамический профиль, отличающаяся тем, что вал отбора мощности выполнен в виде коленвала, причем крыло или аэродинамический профиль связано с этим коленвалом стропой, а непосредственно у крыла стропа имеет вспомогательные заднюю и переднюю стропы (уздечки) с функцией ограничения угла атаки, также содержит устройство управления углом атаки от минимального до максимального уровня, выполненное с возможностью перемещать подпружиненную ось относительно центра приложения аэродинамических сил в зависимости от направления движения коленвала и как следствие от напора воздушной или водной среды (RU 2492355 С1, F03D 5/06, 10.09.2013г.).

Недостатками указанного технического решения являются:

- Устройство будет работать в стабильном ламинарном потоке, которого в природе практически нет. Он может возникнуть кратковременно. При турбулентном потоке все будет закручено потоком и упадет на землю.

- В водной среде поток более стабилен, но течение протекает глубоко, а не как на чертеже – поверхностное. При глубоком течении возникает по сути 2 потока: стоячий (медленный) верхний и более быстрый – само морское течение. В более быстром течении возмущения в потоке периодически возникают из-за неравномерности структуры дна (подводные горы, ущелья и т.д.); пересечения и смешивания с другими, более слабыми потоками; движения стай рыб. Крыло очень чувствительное к направлению и силе потока, легко может потерять натяжение троса и «свалиться в штопор», натяжение троса всегда должно быть стабильным.

- Колебания самой баржи и буя на водной поверхности внесет возмущения, достаточные для полной дестабилизации работы устройства.

- Дополнительная потеря энергии на второй половине оборота коленвала, что ухудшает энергетические характеристики устройства.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является устройство для преобразования кинетической энергии воздушных и водных потоков. Изобретение относится к устройству, которое производит электрическую энергию с помощью возвратно-поступательной парашютной системы. Содержит рычаг, на каждом конце которого расположены по два лопастных колеса, по концу которых проходит натянутый трос. Когда трос находится в действии, он придает колесам вращательное движение. К этому тросу прикреплено несколько парашютов. Эти парашюты надуваются, затем приводят в движение трос, который, в свою очередь, приводит в движение колеса, затем они совершают вращательное движение, которое передается с помощью зубчатого ремня на генераторы высокого напряжения, которые должны производить энергию. (FR 2736101 A1, 03.01.1997, F03D3/02)

Основными недостатками данного изобретения являются:

Парашют, который не будет двигаться в «надутом состоянии» так, как нарисовал его автор. Парашют закрутит в трубочку, сам купол и стропы поскольку:

- В водном потоке всегда присутствует турбулентность, а мягкая ткань купола (без жестких направляющих) под воздействием небольших потоков воды легко сомнется, т.к. вес воды значительно превышает вес купола;

- В центре купола отсутствует отверстие, которое должно пропускать поток воды и стабилизировать положение купола. Внутри купола будет повышенное давление воды, и она будет «перетекать» через край купола и именно через тот край, который окажется немного короче (как из наполненной чашки в поезде) и этот поток вытекающего из купола потока и закрутит его.

- Эти факторы будут одновременно действовать на все парашюты и не дадут им развернуться.

Прохождение комка купола (и сложенного тоже) через прорезь крестовины невозможно, т.к. прорезь зацепит либо сам купол, либо его стропы. Выступающие острые края крестовины фиг. 5 зацепят и в лучшем случае как спица «навяжут» дополнительные узлы. А попадание водорослей в центр купола полностью застопорит движение троса.

Крестовины расположены на жестком основании и держат трос в натянутом состоянии. Сила, с которой он будет натянут, будет довольно высокой, поскольку хаотичные поперечные колебательные движения наполненных водой парусов будут приводить к резким поперечным рывкам, что неминуемо приведет к соскакиванию троса с крестовины. Кроме того, поперечные колебания натянутого троса быстро его перетрут за счет его колебаний в разъеме крестовины фиг. 5.

Количество парусов ограничено, поскольку сила F = m x a поперечного рывка пропорциональна массе (m) и ускорению (a) и даже для одного парашюта радиусом R, например, 2 метра масса полусферы парашюта составит –

m = g x V = g х (2/3x (3,14 x R³) =

= 1000 х 0,66 х 3,14 х 2³ = 16,6 тонн

где g – плотность воды равна 1000 кг/м3.,

х – знак умножения,

а – ускорение (возникает при любой турбулентности и увеличивает силу F).

Одновременное движение нескольких парашютов способно не только легко сорвать трос с вилки крестовины, перетереть трос, но и согнуть валы трансмиссии и сами лопасти крестовин.

Размещение под водой электрогенератора и трансмиссий, увеличивающих передаточное число для подачи вращающего момента на генератор, значительно усложняют, ведет к удорожанию обслуживания и сокращению срока эксплуатации устройства, поскольку морская вода – агрессивная среда.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание устройства для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию, в котором все сложные технические элементы, такие как генератор, подшипники, коробки передач, замкнутые полости с трущимися частями, электрические разъемы, были вынесены за пределы агрессивной водной среды и который не имеет указанных выше недостатков.

Техническим результатом заявленного изобретения является упрощение конструкции устройства для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию и повышение его мобильности и долговечности за счет исключения коррозии в его основных элементах, особенно с трущимися поверхностями.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что устройство для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию, содержащее генератор электрической энергии, с которым посредством передаточного устройства связаны введенные в поток по направлению его движения аэродинамические профили, два колеса: основное и вспомогательное, между которыми натянут трос, на котором на равном расстоянии установлены жестко закрепленные к нему фиксаторы, проходящий через аэродинамические профили, выполненные в виде парусов-парашютов, прикрепленных к упомянутым фиксаторам с одной стороны в направлении морского течения и обеспечивающих перемещение троса, колеса выполнены в виде обода с продольной щелью, предназначенной для временного втягивания, прокручивания внутри обода и выхода из обода паруса-парашюта, при этом основное и вспомогательное колеса установлены на расстоянии, позволяющем парусам-парашютам осуществлять движение, включающее: разворачивание, тягу и сворачивание, согласно изобретению каждый парус-парашют содержит ограничитель степени раскрытия при движении потока, при этом продольная щель обода выполнена проходящей по всей его внешней окружности, вспомогательное колесо содержит стабилизаторы его положения в процессе движения, причем упомянутые колеса выполнены с возможностью их погружения в водное течение при глубине обода не менее трех диаметров сложенных куполов, а передаточное устройство выполнено в виде ствола или гибкой передачи.

Кроме того, трос выполнен с двусторонними зубьями или с круговыми зубьями.

Кроме того, каждый парус-парашют выполнен из цельного полотна прочной ткани с вшитыми гибкими продольными направляющими и прикреплен к упомянутым фиксаторам стропами.

Кроме того, на внутренней поверхности щели обода сделаны выпуклые металлические неровности для улучшения сцепление троса с ободом.

Кроме того, каждый парус-парашют выполнен из металлических или пластиковых лепестков, имеющих продольный изгиб и расположенных со смещение внутрь через один.

Кроме того, в верхней части каждого паруса-парашюта выполнено сквозное отверстие для стабилизации его положения относительно троса с возможностью его перекрытия решеткой, причем внутри каждого паруса-парашюта расположено конусное кольцо.

Кроме того, ограничители степени раскрытия выполнены в виде эластичных колец или строп из прочного эластичного материала.

Кроме того, на тросе установлен по меньшей мере один аварийный шарик, выполненный с возможностью подъема троса на поверхность.

Кроме того, стабилизаторы выполнены по горизонтали в виде шара с газовым наполнением и/или паруса-парашюта.

Кроме того, стабилизаторы выполнены по вертикали в виде буя.

Кроме того, гибкая передача представляет собой зубчатый ремень или цепную передачу.

Изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг. 1 показана общая схема устройства преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию.

На фиг. 2 показан срез профиля обода колеса.

На фиг. 3 показан конус «Паруса».

На фиг. 4 показана схема передачи крутящего момента на вертикальный ствол.

На фиг. 5 показана баржа с генератором с двойной тягой ствола.

На фиг. 6 схема варианта размещения стабилизатора 23.

На фиг. 7 показан вертикальный стабилизатор для вертикального и горизонтального расположения вспомогательного колеса, вид поперек течения.

На фиг. 8 показаны варианты передачи крутящего момента.

На фиг. 9 показан фрагмент карты с течением.

На фиг. 10 показан фрагмент троса 3 и круговые зубья 28.

На фиг. 11 показан фрагмент троса 3 и с двусторонними зубьями 27.

На фиг. 12 показан конус «Лепесток», сдвиг лепестков при сборе и примеры лепестков.

На фиг. 13-14 показаны примеры лепестков.

На фиг. 15 показан конус «Лепесток», вид сбоку.

На фиг. 16 показан ограничитель, вид с точки А.

На фиг. 17 показан конус «Лепесток» со стропами с носовым фиксатором на тросе.

На фиг.18 показан конус «Лепесток» с ограничителем и носовым фиксатором.

На фиг. 1 показана общая схема предлагаемого подводного устройства. Оно включает два колеса - основное 1 и вспомогательное 2. Между колесами натянут трос с круговыми зубьями 28 или зубчатый трос 27 с двусторонними зубьями фиг. 11, в дальнейшем будем называть тросом. Это зависит от нагрузок, размеров конструкции, мощности и глубины течения и т.д. На тросе 3 на равном расстоянии между собой установлены фиксаторы 4, жестко закрепленные к тросу. Трос 3 проходит через тканевый «парус-парашют» 5, выполненный из цельного полотна прочной ткани, например, парашютная ткань армированная кевларовой или углеродно-волоконной нитью, синтетические ткани, полиакрил, полиэстр, в дальнейшем будем говорить «Парус», который стропами 7 крепится к фиксаторам 4. Все «Паруса» крепятся с одной стороны от фиксаторов – в направлении течения 11. В верхней части «Паруса», как в обычном парашюте, сделано сквозное отверстие 6, которое стабилизирует положение «Паруса» относительно троса за счет направления части потока воды через это отверстие 6. При слабом течении «Паруса» работают без сквозного отверстия. В «Паруса» вшиваются гибкие продольные направляющие как у зонта различной длины. На фиг. 15, 17-18 показаны примеры «Парусов», состоящие из лепестков (по аналогии с цветком Ромашкой), которые могут изготавливаться из различных легких и прочных материалов, таких как алюминий, углепластик и др. прочные синтетические соединения. Лепестки имеют продольный изгиб для прочности и как показано на фиг. 12 (на примере 6-ти лепестков) три из них, через один немного сдвинуты внутрь и имеют небольшие боковые усики (не показаны). Это сделано для того, чтобы внутренние лепестки всегда уходили при складывании под внешние лепестки. Могут быть 4-х, 8-ми и более лепестковые конструкции «Паруса». На фиг. 15, 17-18 показаны носовые фиксаторы 29 «Паруса» к тросу, к ним же крепятся раскрывающиеся лепестки. В качестве ограничителя степени раскрытия лепестков (упор) при движении потока воды выступают эластичные кольца 30 или стропы из прочного эластичного материала, например, синтетические ткани, полиакрил, полиэстр. Кольца 30 изготавливаются из гибкого и прочного материала, например, из такого как углеродное волокно. При полном раскрытии лепестков между ними могут быть щели, через которые вода будет проходить, создавая турбулентный поток, это не помешает работе устройства. При движении в обратном направлении – от вспомогательного кольца к основному лепестки легко складываются под напором встречного водного течения.

Для простоты назовем «Кольцом» всю представленную на фиг. 1 замкнутую схема движения «Парусов». Колеса 1 и 2 напоминают велосипедный обод фиг. 2, в который, складываясь, входит «Парус» 12 и выходит уже сложенный «Парус» 13. Расстояние между колесами можно разделить на 3 не равные части, соответствующих этапам движения «Парусов»: разворачивания 8, тяги 9, сворачивание 10. Внутри «Паруса» см. фиг. 3 располагается конусное кольцо 16, а отверстие 6 перекрыто решеткой 17 свободно пропускающее воду, но задерживающее фиксатор 4.

В разрезе обода фиг. 2 показан примерный размер сечения обода колеса и сложенного «Паруса» 5. Показана продольная щель 15, проходящая по всей внешней окружности обода колеса и предназначенная для временного втягивания «Паруса», прокручивания внутри обода и выхода «Паруса» из обода. Показан трос 3 и глубина d обода. Внутренняя сторона обода имеет выступы, соответствующие кольцевым зубьям ремня – троса, которые ограничивают проскальзывание троса в ободе.

Увеличенная глубина обода d обеспечивает запас хода троса 3 внутри обода вспомогательного колеса 2, необходимый при спуске «Кольца» под воду, когда течение еще не увлекает его за собой. Поскольку спуск «Кольца» начинается со спуска утяжеленного вспомогательного колеса 2, то его сила тяжести обеспечивает необходимое натяжение и не позволяет тросу выскочить из обода.

В процессе погружения «Кольца» все купола «Парусов» собраны и плотно привязаны к тросу 3 водорастворимой веревкой, например, бумажной. На тросе внутри обода обоих колец в точках входа и выхода троса устанавливаются водорастворимый шары, которые временно фиксируют трос внутри обода и не дают ему выскочить из зацепления при погружении устройства в воду. Водорастворимые шары могут изготавливаться, например, из водорастворимого клея и мелко нарезанной бумаги. Время распада такой смеси зависит от пропорций клея и бумаги (опилок) и размера кусочков бумаги (опилок). Время растворения временных креплений рассчитывается исходя из времени доставки «Кольца» на заданную глубину в течение. Далее вода начнет растворять эти крепления и ослабит их, а давление воды течения развернет «Паруса» и освободит «Кольцо» из зацепления и устройство заработает.

Для предотвращения потери троса с «Парусами» при соскальзывании троса с колец и погружения «Кольца» на глубину, на тросе установлен небольшой аварийный шарик/шарики. Оболочка шарика 24 при достижении падающего троса заданной глубины (например, 500 метров) при увеличении давления воды лопается, включается радиомаяк, и внутренняя эластичная оболочка надувается газом, который поднимает трос с «Парусами» на поверхность (аналогия с подушкой безопасности на автомобиле).

На фиг. 4 показана схема передачи крутящего момента от движения «Парусов» от основного колеса 1 через ствол 18 наверх, к барже 19. На барже фиг. 5 показана коробка передач 20 и генератор электроэнергии 21. Ствол опускается с борта баржи в расширенный проем палубы (как у катамарана). Это позволяет опускать и поднимать ствол, а также дает возможность стволу отклоняться в стороны, не причиняя вред палубе.

На фиг. 8 представлен вариант передачи крутящего момента на баржу 19 посредством двух независимой альтернативных вариантов гибкой передачи: зубчатые ремни 27 или цепной передачи при небольшой (до 7 метров) глубине течения. Крутящий момент передается от дополнительного утяжеленного колеса - маховика 26 на вал 31, расположенный на палубе баржи 19. Маховик 26 жестко «сидит» на одном валу с основным колесом 1. Увеличенный вес маховика позволяет решать две задачи: обеспечить необходимое натяжение троса и сглаживать колебания скорости вращения основного колеса 1. На фиг. 8 показаны два аварийных шара 24, предназначенные для аварийного поднятия троса 3 с «Парусами» при его отрыве и падении вглубь моря.

Система стабилизации. На фиг. 5 представлена общая схема всего устройства с передачей крутящего момента через ствол 18. В процессе движения «Кольца» вспомогательное колесо 2 в зависимости от мощности и уровня турбулентности течения может перемещаться в пространстве течения, что может дестабилизировать и нарушить работу «Кольца». Стабилизация положения вспомогательного колеса 2 в «Кольце» позволит обеспечить стабильную и равномерную работу устройства. Предлагается несколько вариантов стабилизации, которые подбираются в зависимости от глубины, мощности и размера течения, от энергетических требований по съему энергии, физических и механических характеристик проектируемого устройства. Рассмотрим их последовательно:

По горизонтали. На фиг. 5-6 показаны два «Кольца» с установкой стабилизаторов 23 на вспомогательном колесе 2 в первом варианте шара с газовым наполнением и во втором случае «Паруса». Стабилизаторы 23 дополнительно тянут вспомогательное колесо 2 вдоль течения.

По вертикали. На фиг. 7 показана вертикальная поддержка 25 буем вертикально расположенного и горизонтально расположенного вспомогательного колеса 2.

Оба варианта горизонтальной и вертикальной стабилизации не являются альтернативными и могут сочетаться между собой в различных вариантах.

Как это работает

Морское течение 11 наполняет водой под давлением купола «Парусов» 5, закрепленных на тросе 3 в верхней части «Кольца» фиг.1 и перемещает их вдоль течения. «Паруса» перемещаясь тянут трос 3, а это, в свою очередь, приводит к вращению основного колеса 1. Эта тяга зависит от общей площади наполненных водой «Парусов» и скорости движения течения 11. При приближении очередного «Паруса» к вспомогательному колесу 2 его тканевый купол попадает вслед за тросом в щель 15 обода колеса фиг. 2, который с трех сторон ограничивает его размер и сжимает купол. При попадании в обод движение купола «Паруса» замедляется относительно скорости движения троса 3. Фиксатор 4 «Паруса» затягивается тросом в обод колеса, попадает в конусное кольцо 16 и останавливается у решетки 17, которая ограничивает дальнейшее движение фиксатора 4. Далее фиксатор 4, который движется вслед за тросом по ободу, тянет за собой свой сложенный «Парус» 13. При выходе из вспомогательного колеса 2 вслед за тросом 3 движется и сложенный «Парус» 13, который тянется фиксатором 4, далее показан фиксатор 4, находящийся внутри сложенного «Паруса» 13 обозначен цифрой 14. Против течения 11 «Парус» будет продвигаться в принудительно сложенном виде, т.к. течение 11 не дает тканевому куполу развернуться. При подходе сложенного «Паруса» к основному колесу 1 он входит в обод основного колеса 1 и движется по нему вслед за фиксатором 14.

При выходе из основного колеса 1 вода течения 11 принудительно разворачивает купол «Паруса» и толкает его вдоль троса (на фиг. 1 влево). Двигаясь по течению «Парус», через зафиксированные стропы тянет за собой трос 3. Тяга всех наполненных водой «Парусов» складываются и через трос 3 вращают основное колесо 1.

На фиг. 4 показан общий план размещения устройства при передаче крутящего момента от основного колеса 1 на вертикальный ствол 18. При этом показан разворот плоскости движения троса 3 на 90 градусов от вертикальной плоскости вращения вспомогательного колеса 2 в горизонтальную плоскость вращения основного колеса 1. На оси вращения основного колеса 1 посажен вертикальный ствол 18, который идет от основного колеса 1 к палубе баржи фиг. 5. Это позволяет передавать крутящий момент от основного колеса 1 стволу 18 и далее через коробку передач 20 на генератор 21. Также на фиг. 5-6 показаны два варианта установки горизонтальных стабилизаторов 23 и один вертикальный стабилизатор 22 на вспомогательное колесо 2. Возможна схема с двумя горизонтальными плоскостями вращения колес – основным 1 и вспомогательным 2. При этом вспомогательное колесо должно иметь вертикальную стабилизацию фиг. 7.

На фиг. 9 показана схема расположения основных морских течений. Из нее видно, что их количество велико и они находятся во всех частях света. Во многих местах они протекают недалеко от суши, поскольку берег выступает ограничителем движения воды, что делает их использование здесь эффективным.

Таким образом, использование закрепленных на тросе парусов-парашютов (куполов), закрепленных стропами в фиксированных точках троса для создания в подводном течение тяговой силы, передающейся тросу и рабочему колесу, от которого вращающий момент передается на поверхность генератору для выработки электроэнергии; использование колес, погруженных в водное течение с полым ободом при глубине обода не менее трех диаметров сложенных куполов, с кольцевым соединением колес тросом, пропущенным внутри обода обеих колец, что позволяет втягивать купол внутрь обода, протягивать его внутри обода и на выходе выпускать сложенный купол, при этом внутренние стороны обода имеет выступы, соответствующие кольцевым зубьям ремня – троса; использование системы стабилизации положения вспомогательного колеса в пространстве течения, а также размещение в ободе временного размокающего в воде крепления троса и куполов «Паруса» для спуска устройства под воду в течение и его разворачивание; аварийное поднятие троса с «Парусами» при его отрыве и падении вглубь моря в рамках заявленного изобретения имеет следующие преимущества:

1. Простота, мобильность и дешевизна конструкции.

2. Использует морские течения, которых много, и они отличаются большой мощностью.

3. Извлекаемая энергия зависит от общей суммарной площади всех «Парусов», прочности куполов и троса, глубины и мощности течения.

Изобретение относится к устройствам для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию. Устройство содержит генератор электрической энергии, с которым посредством передаточного устройства связаны введенные в поток по направлению его движения паруса-парашюты, основное и вспомогательное колеса, между которыми натянут трос, проходящий через паруса-парашюты. На тросе на равном расстоянии установлены жестко закрепленные к нему фиксаторы, к которым прикреплены паруса-парашюты с одной стороны в направлении течения и обеспечивающие перемещение троса. Колеса выполнены в виде обода с продольной щелью, предназначенной для временного втягивания, прокручивания внутри обода и выхода из обода паруса-парашюта. Колеса установлены на расстоянии, позволяющем парусам-парашютам осуществлять разворачивание, тягу и сворачивание. Каждый парус-парашют содержит ограничитель степени раскрытия. Продольная щель обода выполнена проходящей по всей его внешней окружности. Вспомогательное колесо содержит стабилизаторы его положения. Колеса выполнены с возможностью их погружения в водное течение при глубине обода не менее трех диаметров сложенных куполов. Передаточное устройство выполнено в виде ствола или гибкой передачи. Изобретение направлено на упрощение конструкции устройства, повышение его мобильности, долговечности. 10 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Устройство для преобразования кинетической энергии подводных морских течений в электроэнергию, содержащее генератор электрической энергии, с которым посредством передаточного устройства связаны введенные в поток по направлению его движения аэродинамические профили, два колеса: основное и вспомогательное, между которыми натянут трос, на котором на равном расстоянии установлены жестко закрепленные к нему фиксаторы, проходящий через аэродинамические профили, выполненные в виде парусов-парашютов, прикрепленных к упомянутым фиксаторам с одной стороны в направлении морского течения и обеспечивающих перемещение троса, колеса выполнены в виде обода с продольной щелью, предназначенной для временного втягивания, прокручивания внутри обода и выхода из обода паруса-парашюта, при этом основное и вспомогательное колеса установлены на расстоянии, позволяющем парусам-парашютам осуществлять движение, включающее: разворачивание, тягу и сворачивание, отличающееся тем, что каждый парус-парашют содержит ограничитель степени раскрытия при движении потока, при этом продольная щель обода выполнена проходящей по всей его внешней окружности, вспомогательное колесо содержит стабилизаторы его положения в процессе движения, причем упомянутые колеса выполнены с возможностью их погружения в водное течение при глубине обода не менее трех диаметров сложенных куполов, а передаточное устройство выполнено в виде ствола или гибкой передачи.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трос выполнен с двусторонними зубьями или с круговыми зубьями.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый парус-парашют выполнен из цельного полотна прочной ткани с вшитыми гибкими продольными направляющими и прикреплен к упомянутым фиксаторам стропами.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на внутренней поверхности щели обода сделаны выпуклые металлические неровности для улучшения сцепление троса с ободом.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что каждый парус-парашют выполнен из металлических или пластиковых лепестков, имеющих продольный изгиб и расположенных со смещением внутрь через один.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в верхней части каждого паруса-парашюта выполнено сквозное отверстие для стабилизации его положения относительно троса с возможностью его перекрытия решеткой, причем внутри каждого паруса-парашюта расположено конусное кольцо.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что ограничители степени раскрытия выполнены в виде эластичных колец или строп из прочного эластичного материала.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на тросе установлен по меньшей мере один аварийный шарик, выполненный с возможностью подъема троса на поверхность.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стабилизаторы выполнены по горизонтали в виде шара с газовым наполнением и/или паруса-парашюта.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что стабилизаторы выполнены по вертикали в виде буя.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гибкая передача представляет собой зубчатый ремень или цепную передачу.