Приливная электростанция Советский патент 1992 года по МПК F03B13/12 

Изобретение относится к области энергетики.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет использования энергии отлива.

На чертеже показана схема приливной электростанции.

Приливная электростанция содержит закрепленный на дне водоема генератор 1 сжатого воздуха, выполненный в виде закрытой сверху и открытой снизу емкости 2, воздушный насос 3 с приводом 4, соединенным при помощи подводящего трубопровода 5 с верхней частью емкости 2. электрогенератор 6 с приводом 7 и соединенный с воздушным насосом 3 аккумулятор 8 сжатого воздуха с трубопроводом 9 отвода воздуха к приводу 7 электрогенератора 6. Электростанция снабжена дополнительным воздушным насосом 10, подсоединенным к аккумулятору 8, приводом 11 дополнительного насоса 10, подводящий трубопровод 5 снабжен управляемым клапаном 12, а привод 4 воздушного насоса 3 выполнен в виде

пневмогидродвигателя 13, при этом а верхней части емкости 2 выполнены два отверстия 14, а привод 11 дополнительного насоса 10 выполнен в виде подпружиненной снизу упругой диафрагмы 15, закрепленной сверху по краям одного из отверстий 14(и обратного клапана 16, установленного во втором отверстия 14 и кинематически связанного с диафрагмой 15.

Пневмогидродвигатель 13 включает расположенный под уровнем воды корпус 17с размещенными в нем силовым поворотным колоколом 18, накопителем воздуха 19, фиксаторами их положения 20 и направляющими 21, обгонную муфту 22 с зубчатой рейкой 23, инерционным маховиком 24, кривошипно-шатунным механизмом 25, кулачковым механизмом 26 для управления клапаном 12 со штоком 27 и педалью 28, при этом силовой колокол 18 выполнен ас- симетричным в виде четырех боковых стенок 29 и дна 30 с блуждающим поплавком 31, взаимодействующим с фиксатором 20 в крайних положениях, и шарнирно установлен в вилке 32, соединенной с зубчатой рейкой 23 с возможностью вертикального перемещения, накопитель 19 также выполнен в виде асимметричного колокола 33, установленного на оси 34 с возможностью поворота, а выходная часть подводящего трубопровода 5 расположена под накопителем 19. Аккумулятор 8 сжатого воздуха выполнен в виде герметичной, наполовину заполненной жидкостью емкости 35 и снабжен дополнительной емкостью 36, объем которой равен половине объема аккумулятора 8, при этом дополнительная емкость 36 выполнена открытой снизу и размещена в аккумуляторе 8 с зазором между их стенками 37 и 38 и дном 39 и 40, а зазор между стенками 37 и 38 заполнен эластичным материалом 41 с проникающими порами, содержащими молекулы кислорода. Привод 7 электрогенератора 6 выполнен в виде пневмогидродвигателя 42, включающего расположенный вертикальный подуровнем воды цилиндрический корпус 43 с разгрузочной камерой 44 в верхней части и размещенные в корпусе 43 ротор 45 и накопители 46 воздуха, при этом ротор 45 выполнен в виде открытого снизу цилиндрического стакана 47 с тангенциально расположенными в верхней части соплами 48, направленными вверх под углом 3-5° к горизонтальной плоскости, а накопители 46 расположены в нижней части корпуса 43 и каждый выполнен с объемом не менее объема шара, радиус которого равен радиусу стакана 48.

Электростанция работает следующим образом.

Приливная волна заполняет водой генератор 2 и сжимает находящийся в нем воздух, который по трубопроводу 5 поступает в клапан 12. Клапан 12 открывается при нажатии педали 28. После этого воздух поступает в накопитель 19, удерживаемый фиксатором 20. После достижения необходимого усилия всплытия накопитель 19 поворачивается на оси 34, освобождается от воздуха, возвра0 щается в исходное положение под действием силы тяжести и фиксируется фиксатором 20. Воздух попадает в колокол 18, образованный четырьмя стенками 29 и поплавком 31. Колокол 18 при всплытии разворачивает5 ся на 180° и взаимодействует с вилкой 32 и направляющими 21. Вилки 32 через зубчатую рейку 23 и муфту свободного хода 22 связаны с инерционным маховиком у 24 и кулачком 26. Маховик 24 при помощи криво0 шипно-шатунного механизма 25 соединен с воздушным насосом 3, из которого воздух поступает в двухкамерный аккумулятор сжатого воздуха 8 и далее к пневмогидрод- вигателю 42. При этом начале отлива в гене5 раторе 1 возникает разрежение, которое также используется для получения сжатого воздуха. Упругая диафрагма 15 приводит в движение воздушный насос 10, из которого сжатый воздух поступает в аккумулятор 8, а

0 затем в один из накопителей 46. После поворота накопителя 46 воздух попадает в стакан 47, выжимая воду через сопла 48, образующееся реактивное усилие приводит стакан 47 во вращательное движение, кото5 рое передается на электрогенератор 6.

Наличие энергоповышающих свойств подтверждено расчетом как в основном материале так и в дополнительных расчетах и выводах.

0 Откуда берутся энергоповышающие свойства пневмогидродвигателя

1.Закон Архимеда рассматривается как следствие закона сохранения энергии и дается новая формулировка закона с приведе5 нием доказательств.

2.Выталкивающая сила, действующая на объем газа,подведенного под столб жидкости, больше силы, необходимой для преодоления давления столба жидкости над напорным патрубком компрессора, а так это

0 значит, что количество энергии, полученное при всплытии этого объема газа больше количества энергии, затраченной на подвод газа под столб жидкости. Приводятся расчет и доказательства.

5 3. Выталкивающая сила увеличивается с увеличением разности температур жидкости и подводимого газа, а количество возможной извлеченной энергии зависит от количества саккумулированной в воде или

fj

иной жидкости (в 1 м воды, взятой при температуре,близкой к 0°С, равно 93 Втч).

4.Выталкивающая сила увеличивается по мере всплытия объема газа за счет увеличения объема по мере падения давления жидкости над ним и сопровождающееся отбором теплоты от жидкости,

5.Воздух под воду, практически, всегда подается с температурой ниже температуры воды, т.к. падение температуры воздуха при падении давления на 1 ат в адиабатном процессе равно около 24°С, практически сохраняющееся и в изотермном процессе.

6.Изменение плотности воды в пределах от 0°С до 100°С практически остается неизменной, а воздух увеличивает свой объем на 1/273 первоначального объема на каждый градус повышения температуры, т.е. меняет плотность.

Вернемся к опыту с бутылкой и рассмот- рим его более подробно. Когда мы отрегулировали бутылку в холодной воде на начало момента погружения, заменив часть воздуха водой, мы таким образом убрали часть выталкивающей силы, обеспечивающей всплытие, и одновременно уравняли количество вещества вытесненной бутылкой воды и самой бутылкой с ее содержимым (вода, воздух) и прицепленным к ней грузом, т.е. вес бутылки с водой и воздухом с при- цепленным к ней грузом равен весу вытесненной воды, т.е. выталкивающая сила равна 1, но это тот случай, если бы мы закачивали под столб воды воду и при возврате при идеальных условиях (КПД 1) получили бы при подаче вытесненной воды на турбину количество энергии, равное затраченному, а ведь в формулу выталкивающей Силы входит и плотность тела, которую мы сравниваем с плотностью воды. Мы убрали часть воздуха, заменив его водой, т.е. убрали часть выталкивающей силы, но если мы вернем эту часть воздуха, то получим выталкивающую силу больше единицы и при этом затратим энергии меньше, чем если бы мы подводили такой же объем воды. Сделать это мы можем двумя способами: путем принудительного подвода воздуха, а также путем нагрева воздуха внутри бутылки. В обоих случаях мы нарушили равновесие в количестве вещества, а так как вода и воздух обладают разной теплоемкостью, то нарушили и энергетическое равновесие, равновесие энергопотенциалов между содержимым бутылки и наружной средой, а так как первичный объем пневмогидрод- вигателя тоже обладает выталкивающей силой больше 1, то и средний действующий объем воздуха будет обладать средней выталкивающей силой больше 1. Учитывая, что

выталкивающая сила подведенного под столб воды объема воздуха больше силы, необходимой для преодоления давления столба воды с площадью сечения напорного патрубка компрессора, то естественно, что и энергии будет получено больше. После нагрева водоема Солнцем бутылка всплывает, но при этом ни какой разности в температурах наружной воды, самой бутылки, воды в бутылке и воздуха в ней нет, а значит, нет горячего и холодного тела, непременного условия для построения постоянно действующей машины согласно второму закону термодинамики, но зато есть разность энергопотенциалов (количество саккумулиро- ванной в воде и воздухе энергии), зависящих от свойств взаимодействующих веществ (теплоемкость, плотность) и от состояния (жидкое, газообразное) .и есть разность температур взаимодействующих сред (вода и воздух при принудительном подводе воздуха под столб воды), также зависящих от свойств воды и воздуха. Если есть разность температур сред, то в зависимости от их теплоемкости есть и разность энергопотенциалов этих сред (имеется в виду количество саккумулированной энергии в воде и воздухе, но не разность температур). При температуре воздуха, например, в 40°С камень может быть нагрет до температуры 30°С, а в то же время вода из-за большей теплоемкости только на 10°С, а мы, используя свойства этих сред, заставляем бутылку всплывать и при этом совершать какое-то количество работы, то разве это не значит, что мы извлекли энергию из этих сред. Мы еще раз убедились, что выталкивающая сила связана с затратами энергии и за нас это сделало Солнце. Вернув отобранную часть выталкивающей силы добавлением удаленной части воздуха путем принудительного подвода объема воздуха под погруженный под столб воды поплавок-колокол, мы получили дополнительно к уже полученной работе и работу, которую произведет добавленный объем воздуха, а учитывая, что выталкиваю-, щая сила больше силы необходимой для преодоления столба воды над напорным патрубком компрессора при подводе объема воздуха под этот столб, то получим и дополнительную работу за счет разности затрат энергии, затраченной природой на создание воды и воздуха, сохраняющуюся и при фазовых переходах из одного состояния в другое (случай, когда температуры воды и воздуха равны). Извлекать энергию мы можем до полного превращения воды в лед, т.е. при увеличении объема воздуха при падении давления происходит понижение температуры воздуха с отбором теплоты от воды.

Рассмотрим следствие, вытекающее из закона Архимеда.

Плавающее тело погружено некоторой своей частью в жидкость: погруженная часть вытесняет по весу столько жидкости, сколько весит все тело.

Мы может сказать, что на плавающее тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости, вытесненной погруженной частью, и ошибемся. Ведь находящийся над поверхностью воды воздух, также обладающий плавучестью, можно принять тоже за плавающее тело, однако никакого погружения воздуха в воду, по крайней мере видимого нет, но он по сравнению с частично погруженным в жидкость телом и выталкивается из нее с большей силой, а столб воздуха над этим телом обладает значительным весом, но если нам пришлось бы погружать на какую-то глубину плавающее тело и столб воздуха над этим телом, то на погружение столба воздуха мы затратили бы энергии значительно больше, чем на погружение тела. В обоих случаях нам пришлось бы преодолевать силу, определяемую плавучестью, т.е. в обоих случаях выталкивающая сила больше 1 и эта сила заложена природой, обусловлена разностью затрат энергии на создание жидкости, тела и газа, но если твердое тело мы не можем подвести под столб воды или другой жидкости, не преодолев силу плавучести (погружение надо вести с поверхности водоема), то воздух мы подвести можем, минуя затраты энергии на преодоление плавучести, а так как и первичный подведенный объем воздуха обладает плавучестью, то понятно, что при всплытии получим выигрыш в энергии.

Формула изобретения 1. Приливная электростанция, содержащая закрепленный на дне водоема генератор сжатого воздуха, выполненный в виде закрытой сверху и открытой снизу емкости, воздушный насосе приводом, соединенным ири помощи подводящего трубопровода с верхней частью емкости, электрогенератор с приводом и соединенный с воздушным насосом аккумулятор сжатого воздуха с трубопроводом отвода воздуха к приводу электрогенератора, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования энергии отлива, электростанция снабжена дополнительным воздушным насосем, подсоединенным к аккумулятору сжатого воздуха, и приводом дополнительного насоса, подводящий трубопровод снабжен управляемым клапаном, а привод первого воздушного насоса выполнен в виде

пневмогидродвигателя, при этом в верхней части емкости выполнены два отверстия, а привод дополнительного насоса выполнен в виде подпружиненной снизу упругой диаф- рагмы, закрепленной сверху по краям одного из отверстий, и обратного клапана, установленного во втором отверстии и кинематически связанного с диафрагмой.

2.Электростанция по п. 1, о т л и ч а ю- 0 щ а я с я тем, что пневмогидродвигатель

включает в себя расположенный под уровнем воды корпус с размещенными в нем силовым поворотным колоколом, накопителем воздуха, фиксаторами их положения и

5 направляющими, обгонную муфту с зубчатой рейкой, инерционным маховиком, кривошип- но-шатунным механизмом, кулачковым механизмом для управления клапаном со штоком с педалью, при этом силовой коло0 кол выполнен асимметричным в виде четырех боковых стенок и дна с блуждающим поплавком, взаимодействующим с фиксатором в крайних положениях, и шарнирно установлен в вилке, соединенной с зубчатой

5 рейкой с возможностью вертикального перемещения, накопитель также выполнен в виде асимметричного колокола, установленного на оси с возможностью поворота, а выходная часть подводящего трубопровода

0 расположена под накопителем.

3.Электростанция по пп. 1 и 2, о т л и- чающаяся тем, что аккумулятор сжатого воздуха выполнен в виде герметичной, наполовину заполненной жидкостью емкости

5 и снабжен дополнительной емкостью, объем которой равен половине объема аккумулятора, при этом дополнительная емкость выполнена открытой снизу и размещена в аккумулятрре с зазором между их стенками

0 и дном, а зазор между стенками заполнен эластичным материалом с проникающими порами, содержащими молекулы кислорода.

4.Электростанция по пп. 1-3, о т л и ч а- 5 ю щ а я с я тем, что привод электрогенератора выполнен в виде пневмогидродвигателя, включающего в себя расположенный вертикально подуровнем воды цилиндрический корпус с разгрузочной камерой в

0 верхней части и размещенные в корпусе ротор и накопители воздуха, при этом ротор выполнен в виде открытого снизу цилиндрического стакана с тангенциально расположенными в верхней части сопла5 ми, направленными вверх по углом 3-5° к горизонтальной плоскости, а накопители расположены в нижней части корпуса и каждый выполнен с объемом не менее объема шара, радиус которого равен радиусу стакана.

4rJH

тт .-77-..-. ..-i.-77...r-.л -. Й-Ч-:

Изобретение относится к области энергетики. Генератор 1 выполнен в виде емкости (Е) 2. Привод (П) 4 насоса (Н) 3 соединен трубопроводом (Т) 5 с верхней частью Е 2. П 7 электрогенератора 6 соединен при помощи Т 9 с Н 3 аккумулятора (А) 8. Дополнительный Н 10 соединен с А8 и снабжен П 11. Т 5 снабжен клапаном 12. П 4 выполнен в виде пневмогидродвигателя (ПД) 13. В верхней части Е2 выполнены два отверстия (О) 14. П 11 выполнен в виде упругой диафрагмы 15, закрепленной по краям одного из О 14, и обратного клапана 16. ПД 13 содержит корпус 17 с колоколом (К) 18, накопителем 19, фиксаторами 20 и направляющими 21. Обгонная муфта 22 связана с зубчатой рейкой 23, маховиком 24, кривошипно-шатун- ным механизмом 25 и кулачковым механизмом 26. Последний снабжен штоком 27 с педалью 28. К18 выполнен ассимет- ричным со стенками 29, дном 30 и поплавком 31. К 18 установлен в вилке 32. соединенной с рейкой 23. Накопитель 19 выполнен в виде К 33, установленного на оси 34. А8 выполнен в виде герметичной Е 35 и снабжен Е 36 с объемом, равным половине объема А8. Е 36 установлена в А8 с зазором между их стенками 37 и 38 и дном 39 и 40. Зазор между стенками 37 и 38 заполнен эластичным материалом 41. П 7 выполнен в виде ПД 42 с корпусом 43 и камерой 44. В корпусе 43 установлены ротор 45 и накопители 46. Ротор 45 выполнен в виде стакана 47 с соплами 48. Такое выполнение электростанции позволит расширить ее функциональные возможности за счет использования энергии отлива. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.