Двигатель,приводимый в действие волнами,создаваемыми ветром Советский патент 1985 года по МПК F03B13/12 

t

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидродвигателях.

Известен двигатель, приводимьш в действие волнами, создаваемыми ветром, содержащий наклонную изогнутую трубу с открытым верхним и нижним торцами, устройство для приема волн в верхней части трубы, устройство для вьтуска среды в нижней части трубы и т урбину, размещенную в трубе

Недостатком этого устройства является низкий КПД, обусловленный неблагоприятными условиями впуска и вьтуска среды из трубы и недостаточньм использованием веса рабочей жидкости в наклонной трубе.

Известен двигатель, приводимый в действие волнами, содержащий платформу, плавающую на поверхности воды вертикальную трубу с открытыми верхним и нижним торцами, устройство для приема волн в нижней части трубы, устройство для выпуска среды в ее верхней части и турбины, размещенные в трубе z .

Недостатком этой конструкции является низкий КПД, обусловленный неблагоприятными условиями вспука и вьтуска среды и вертикальным направлением перемещения рабочей среды снизу вверх таким образом, что вес рабочей жидкости не создает полезной работы.

Известен двигатель, приводимый в действие волнами, создаваемыми ветром, содержащий вертикальную трубу с открытыми верхним и нижним торцами, устройство для приема волн в верхней части трубы, устройство для выпуска среды в ее нижней части и турбину, размещенную в трубе з .

Недостатком известной конструкции является низкий КПД, обусловленный неблагоприятными условиями впуска и выпуска среды.

Цель изобретения - повышение КПД путем обеспечения условий импедансного согласования.

Указанная цель достигается тем, что в двигателе, приводимом в действие волнами-, создаваемыми ветром, содержащем вертикальную трубу с открытыми верхним и нижним торцами, устройство для приема волн в верхней части трубы,- устройство для выпуска среды в ее нижней части и турбину, размец енную в трубе, последняя снаб008562

жена укрепленной по периметру ее верхнего открытого торца импедансно-, согласующей полусферической оболочкой, обращенной выпуклостью вверх и

5 размещенной симметрично относительно оси трубы, а устройство для приема волн выполнено в виде укрепленных на оболочке направляющих лопаток, размещенных вокруг открытого верхнего

0 торца трубы, при этом устройство для выпуска среды выполнено в виде щелевого диффузора, сообщенного с нижним открытым торцом трубы, и его нижняя стенка расположена в плоскости горизонтального среза полусферической оболочки.

На фиг. 1 изображен схематически плавающий двигатель, приводимый в действие волнами, поперечное сечение;

20 на фиг. 2 - траектории лучей и фронты волн; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - график, на котором показан обычный энергетический спектр океанских волн и зыби; на

25 фиг. 5 - вид в перспективе двигателя, установленного в рабочих условиях.

Двигатель, приводимый в действие волнами, создаваемыми ветром, содержит вертикальную трубу 1 с открытым верхним 2 и нижним 3 торцами, устройство 4 для приема волн в верхней части трубы 1, устройство 5 для выпуска среды в нижней части трубы 1

и турбину 6, размещенную внутри трубы 1, последняя снабжена укрепленной по периметру ее верхнего открытого торца 2 импедансно-согласующей полусферической оболочкой 7, обращенной

выпуклостью вверх и размещенной симметрично относительно оси трубы 1, а устройство 4 для приема волн выполнено в виде укрепленных на оболочке 7 направляюищх лопаток 8, размещенных вокруг открытого верхнего торца

2 трубы 1, при этом устройство 5 для выпуска среды выполнено в виде щелевого диффузора 9, сообщенного с нижним открытым торцом 3 трубы, и его

нижняя стенка 10 расположена в плоскости горизонтального среза 11 полусферической оболочки 7, а турбина 6 установлена на валу 12 отбора мощности.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Волны, создаваемые ветром, горизонтально перемещаясь, набегают на

оболочку 7 и попадают в устройство 4 для приема волн, вьтолненное в виде направляющих лопаток 8, укрепленных на оболочке, изменяя направление движения, рабочий поток поступает в вертикальную трубу Л и вращает турбину 6, передающую вращение валу 12 отбора мощности и выходит через щелевой диффузор 9.

Энергия находится в форме распространяющихся колебательных волн, отражение или неотражение энергии зависит от того, существует ли на границе раздела импедансное согласовани или импедансное рассогласование. В изобретении используется конструкция которая по поверхностным волнам эквивалентна акустическому рожку, который предназначен для сбора и концентрирования энергии распространяннцихся поверхностных волн. Для любой данной волны с максимальным периодом может быть созадана форма рожка, которая обеспечивает необходимое импедансное согласование между входом и горловиной рожка. Форма внешней поверхности оболочки 7 представляет собой импедаисный преобразователь, который можно рассматривать в качестве аналога акустического рожка. Это можно видеть, если посмотреть на форму поперечного разреза, ограниченную нейтральным уровнем воды, и радиальное сечение через оболочку 7.

Скорость поверхностных волн изменяется в обратной зависимости от местной глубины. В результате этого поверхностные волны преломляются, а это означает, что их направление распространения всегда имеет сильную тенденцию к более мелким местам. Поскольку оболочка 7 имеет соответствую1дую форму, выполненную в соответствии с условиями импедансного согласования, то она может полностью захватывать приближающийся фронт волчы, равный ее собственному диаметру.

и преобразовывать весь этот фронт волны в волну с гребнями, которая располагается вокруг всей оболочки 7. Таким образом, последняя выполняет как концентрирующую функцию, так и бурунообразующую функцию.

Геометрия предлагаемого устройства такова, что обеспечивает некоторое сглаживание входного импульса.

Большие первичные волны перемещения текут радиально внутрь. При помощи направляющих лопаток 8 эти волны превращаются в тангенциальный поток, текущий в вертикальную трубу 1.Турбина 6, работающая на осевом потоке, расположецная внутри вертикальной трубы, сконструирована таким образом, что из завихренного по тока воды извлекается не вся энергия Небольшое остаточное количество завихрения идет на активацию выпускного устройства - щелевого диффузора.

Выпускной щелевой диффузор 9 является безлопаточным и расположен радиально у нижнего торца 3 вертикальной трубы 1 . Остаточное завихре- ние в том или ином направлении создает радиальное истечение, и этот поток создает пониженное давление у нижнего торца 3 вертикальной трубы 1. Тем самым диффузор 9 фактически имеет тенденцию откачивать воду из вертикальной трубы I и снижать в ней уровень воды. Оптимизация системы достигается тогда, когда уровень в вертикальной трубе понижается как раз настолько, чтобы полностью принять впускной объем. При такой конструкции уровень работы жидкости у верхнего торца 2 вертикальной трубы 1 может располагаться как раз на. ней,тральном уровне океанской поверхности.

Использование изобретения позволит повысить КПД, а также надежность и долговечность работы двигателя за счет улучщения гидродинамики рабочего потока.

ФигМ

ДВИГАТЕЛЬ, ПРИВОДИМЫЙ В ДЕЙСТВИЕ ВОЛНАМИ, СОЗДАВАЕМЫМИ ВЕТРОМ, содержащий вертикальную трубу с открытыми верхним и нижним торцами, устройство для приема волн в верхней части трубы, устройство для выпуска среды в ее нижней части и турбину, размещенную в трубе, о т л и ч а ю-щ и и с я тем, что, с целью повыше- ния КПД путем обеспечения условий импедансного согласования, труба снабжена укрепленной по периметру ее верхнего открытого торца импедайсно-согласующей полусферической оболочкой, обращенной выпуклостью вверх и размещенной симметрично относительно оси трубы, а устройство для приема волн выполнено в виде укрепленных нэ оболочке направляющих лопаток, размещенных вокруг открытого верхнего торца трубы, при этом устg ройство для выпуска среды вьтолнено в виде щелевого диффузора, сообщенно(Л го с нижним открытым торцом трубы, и его нижняя стенка расположена в плоскости горизонтального среза полус(ерической оболочки.