Двигатель, использующий энергию потока Советский патент 1993 года по МПК F03B17/06 

Фи г Л

Изобретение относится к энергетике свободного потока - к двигателям, преобразующим энергию речного потока, океанических течений, волновую энергию, а также энергию ветра.

Цель изобретения - повышение надежности работы двигателя.и упрощение его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в двигатель, включающий первый снаряд с якорем, установленный на снаряде, генератор и ведомый механизм, включающий барабан с намотанной на него тягой и редуктор, вал которого связан с маховиковым валом генератора, первый соединен с вторым концом тяги, намотанной на барабан ведомого механизма снаряда, и второй тягачи, выполненные состоящими из корпуса-щита и бокового поплавка, второй снаряд с якорем, аналогичный первому и связанный со вторым тягачом, как и первый снаряд с первым тягачом, весовые накопители энергии, выполненные в виде грузов и связанных с ними лентой, барабанов, валы у которых подключены к выходному валу редуктора весовых накопителей энергии, коммутатор электрических сетей, связанный с барабаном ведомого механизма, датчик длины несмота.нной части тяги, имеющие барабаны для намотки тяги дополнительные ведомые механизмы, к валам барабанов которых также, как и к валам барабанов ведомых механизмов, подключены входные валы редукторов весовых накопителей энергии, установленные на снарядах поворотные платформы для размещения весовых накопителей энергии, барабанов, ведомых механизмов, соединенных тягами с боковыми поплавками тягачей и соединенных тягами с новой частью корпусов-щитов тягачей, дополнительных ведомых механизмов тормоз-фиксатор, датчик длины несмотанной части тяги, муфты сцепления, установленную между валом редуктора ведомых механизмов и генератором, муфту одностороннего действия и в дополнительных ведомых механизмах - связанные выходными валами с муфтами сцепления редукторы и связанные с выходными валами редукторов электродвигатели, электросети которых через кабель, как и электросети генераторов, подключены к коммутатору электрических сетей, имеющему силовой кабель, связывающий его с потребителем, и согласующий кабель, соединяющий воедино электросети обеих половин двигателя, дополнительно введены в каждой из половин двигателя еще по одному снаряду с якорем, размещенному в стороне от первого снаряда каждой из половин двигателя, при этом ведомый и дополнительный ведомый механизмы размещены отдельно на снарядах в каждой из половин двигателя, на выполненных свободноповорачивающимися поворотных платформах, установленных по одной на снарядах в обеих, половинах двигателя, в ведомый и дополнительный ведомый механизмы введены укладки тяг на барабаны, устанрвленные на валах барабанов, в дополнительном ведомом механизме между валом электродвигателя и входным валом редуктора установлена мягкая муфта сцепления, одна из половин двигателя имеет на снаряде с

5 ведомым механизмом блок управления двигателем, связанный с первого по шестой входами соответственно с выходами датчика длины несмотанной части тяги ведомого механизма, пульта управления двигателем,

0 с информационными выходами генератора и коммутатора электрических цепей, с выходом датчика длины несмотанной части тяги дополнительного ведомого механизма и с выходом состояния аналогичных датчиков и

5 органов другой половины двигателя, а с первого по десятый выходами подключенными соответственно к входам тормоза-фиксатора вала барабана ведомого механизма, пульта управления двигателем, муфты сцеп0 ления ведомого механизма, управляющим входом генератора и коммутатора электрических цепей, в дополнительном ведомом механизме - к входам мягкой муфты сцепления, редуктора, муфты сцепления, тормоза5 фиксатора вала барабана, а также к входу управления аналогичными органами второй половины двигателя,

На фиг. 1 представлен двигатель; на фиг. 2 - боковой вид одного из снарядов

0 двигателя; на фиг. 3 - структурная схема ведомых механизмов двигателя.

Двигатель состоит из двух аналогичных противофазноработающих половики включает снаряд 1 с якорем 2, установленный на

5 снаряде 1 генератор 3 и ведомый механизм, включающий барабан 4 с намотанной на него тягой 5 и редуктор 6, первый 7, соединенный с вторым концом тяги 5, и второй 8, аналогичный первому 7, тягачи, выполнен0 ные состоящими из корпуса-щита 9 и бокового поплавка 10, второй снаряд 11 с якорем 12, связанный с тягачом 8.

Двигатель включает в себя также весовые накопители энергии, выполненные в ви5 де груза 13 и связанного с ним лентой 14 барабана 15, вал которого подключен к выходному валу редуктора 16 весового накопителя энергии.

Имеются кроме того коммутатор 17 электрических цепей, связанный с барабаном А ведомого механизма, датчик 18 длины несмотанной части тяги 5. имеющие барабаны 19 для намотки тяги 20, дополнительные ведомые механизмы, к валам барабанов 19 которых также, как и к валам барабанов 4 ведомых механизмов, подключены соответственно входные валы редукторов весовых накопителей энергии 21 и 22, установленные на снарядах поворотные платформы для размещения весовых накопителей Энергии 21 и 22, барабанов 4, 19, ведомых механизмов, соединенных тягами 5 с боковыми поплавками 10 тягачей 7, 8 и соединенных тягами 20 с носовой частью корпусов-щитов 9 тягачей 7, 8, дополнительных ведомых механизмов, включающих установленные на валу барабана 4 ведомого механизма тормоз-фиксатор 23, муфту сцепления 24, муфту одностороннего действия 25, размещенную между редуктором б и маховиковым валом генератора 3, и в дополнительных ведомых механизмах размещенные на валу барабана 19, тормоз-фиксатор 26, датчик 27 длины несмотанной части тяги 20, муфту сцепления 28, редуктор 29, подключенный выходным валом к муфте сцепления 28, связанный с входным валом редуктора 29, электродвигатель 30, электросеть которого, как и электросеть генератора 3, подключена к коммутатору 17 электрических сетей, имеющему силовой кабель 13, связывающий его с потребителем электроэнергии, и согласующий кабель 32, соединяющий воедино электросети обоих половин двигателя. В каждой из половин двигателя имеются еще по снаряду с якорем, размещенному в стороне от снарядов 1(11). При этом дополнительные ведомые механизмы размещены на поворотных платформах вторых снарядов. Все поворотные платформы на снарядах двигателя выполнены свобод- ноповорачивающимися. В ведомом и дополнительном ведомом механизмах соответственно имеются редукторы-укладчики 33, 34 тяг на барабан, установленные на валах барабанов 4,19. В дополнительном ведомом механизме между валом электродвигателя 30 и входным валом редуктора 29 установлена мягкая муфта сцепления 35. На снаряде 1 размещен блок управления 36 двигателем, связанный с первого по шестой входами соответственно с выходами датчика 18 длины несмотанной части тяги, пульта управления двигателем, с информационными выходами генератора 3 и коммутатора 17 электрических цепей, с выходом датчика 27 длины несмотанной части тяги и с выходом состояния аналогичных датчиков и органов другой половины двигателя, а с первого по десятый выходами подключенный соответственно к входам тормоза-фиксатора 23. пульта управления 37 двигателем, муфты сцепления 24, к управляющим входом генератора 3 и коммутатора 17 электрических 5 цепей, в дополнительном ведомом механизме - к входам мягкой муфты сцепления 35, редуктора 29. муфты сцепления 28, тормоза- фиксатора 26, а также к входу управления аналогичными органами второй половины

0 двигателя.

Возможны несколько вариантов выполнения двигателя. В волновом варианте в качестве тягачей могут использоваться плоскодонные ширококорпусные суда, сцеп5 ленные в одну линию или экраны, установленные на каркасах с шаровыми разнесенными поплавками, при этом нижняя кромка экрана должна быть установлена на уровне чуть выше уровня штилевой

0 водной поверхности. В этом случае ударная энергия волн воспринимается во время рабочего хода бортами корпусов судов либо экраном на шаровых опорах.

В двигателе, приводимом океанически5 ми течениями, тягачи могут быть выполнены в противоштормовом подводном варианте - как подводный каркас, связанный тросами через амортизаторы с поплавками на поверхности, имеющий экраны-занавеси с груза0 ми на нижней кромке. Носовое боковое ребро экрана-занавески выполнено жестким и может представлять собой трубу или трос с грузом на конце. В качестве тягача в этом случае может быть применено и судно

5 с широким плоскодонным корпусом, под которым закреплены уходящие в глубину экранные занавеси.

В ветрогенераторном варианте тягач может быть выполнен в виде висящего на

0 каркасе паруса с грузом на нижней кромке и с жесткой боковой кромкой в носовой части, при этом на каркасе установлен воздушный шар вытянутой вдоль каркаса формы.

5 Возможен также и плавающий вариант паруса-тягача, выполненный как каркас с парусными мачтами, установленный на разнесенных шаровых поплавках. Применяется такой двигатель на водной поверхности

0 водохранилищ, озер, при умеренной волнистости и не очень сильном ветре, и на морской поверхности. В случае шторма паруса складываются, а тягачи и снаряды буксируются в бухты к причалам. Пары снарядов в

5 ветродвигателе в наземном и плавающем варианте устанавливаются (якорятся) так. чтобы снаряды пары в каждом из половин двигателя были на линии, перпендикулярной направлению ветра в соответствии с сезонной статистикой. При частом изменении направления ветра один из каждой пары снарядов, или одна из наземных платформ, периодически перетягивается на новое место якорения в соответствии с требованием перпендикулярности.

Двигатель действует следующим образом. Две половины двигателя работают в противофазе. Когда один из тягачей, развернутый перпендикулярно потоку, оттягивается от снарядов, с которыми он связан тягами, приводя в действие через ведомый механизм генератор 3, на другой половине двигателя тягач подтягивается дополнительным ведомым механизмом, получающим электроэнергию для электродвигателя 30 по согласующему кабелю 32 от генератора 3 ведомого механизма. В следующем цикле половины гидравлического двигателя функциями. В крайне удаленной позиции тягача относительно снарядов, ведомые механизмы которых связаны с тягами, производится притормаживание барабана 19 тормозом-фиксатором 26. При этом тягач разворачивается корпусом-щитом 9 вдоль течения. Затем расцепляется муфта сцепления 24. Весовые накопители энергии 21 и 22 обеспечивают натяжение тяг и поглощение энергии раскрутившихся барабанов 4, 19. После разворота тягача течением и начала рабочего хода тягача другой половины двигателя включается электродвигатель 30, отпускается тормоз-фиксатор 26 включается муфта сцепления 28, затем мягкая муфта сцепления 35. На редукторе 29 в начале подтягивания тягача, выставляется максимальный коэффициент редукции, поэтапно изменяемый номере разгона подтягиваемого тягача. Подтягивание тягача производится с большей скоростью, чем оттягивание потоком тягача другой половины двигателя с отбором части энергии, вырабатываемой генератором половины двигателя, находящейся в состоянии рабочего хода. В конце подтягивания, оцениваемого по показаниям датчиков 18, 27 длины несмотанной части тяги, производится отключение электродвигателя 30, отключение муфт сцепления 28,35 и после изменения направления хода тягача, оцениваемого по показаниям также датчиков 18. 27. включается тормоз-фиксатор 26. Дождавшись достижения тягачом другой половины двигателя крайнего удаленного положения траектории рабочего хода,- производится отпускание тормоза-фиксатора 26, при включенном тормозе-фиксаторе 23. После истечения нормативного времени на разворот тягачей включается муфта сцепления 24 и отпускается тормоз-фиксатор 23. Начинается процесс рабочего хода тягача сматывающего тягу 5 с барабана 4 ведомого механизма.

В двигателе число тяг, идущих к тягачу, сокращено до двух. Предельно упрощена

конструкция тягача. В сравнении с прототипом, благодаря отсутствию поворотного движителя в тягачах, двигатель менее уязвим от проплывающих бревен, льдин, лодок, водорослей. На работоспособность двигателя не влияет обмерзание корпусов и двигатель может быть применен и в зимнее время в полынье за гидростанциями и за искусственными донными перемешивате- лями водопотока. Можно обойтись без поворотных платформ в целях упрощения (с некоторым ущербом для износоустойчивости тяг) с жестким закреплением органов двигателя на корпусах снарядов, которые, имея степень подвижности относительно

якорей, выполняют роль поворотных платформ.

Формула изобретения

1. Двигатель, использующий энергию

потока, содержащий два снаряда с якорями, установленные на каждом снаряде генератор и ведомый механизм с барабаном, намотанной на него тягой и редуктором, вал которого связан с маховиковым валом генератора, датчик длины несмотанной части тяги, связанный с барабаном ведомого механизма, два тягача, шарнирно соединенных с концом тяги барабанов и имеющих корпус-щит и боковой поплавок, накопители

энергии, выполненные в виде груза и связанного с ним лентой барабана, вал которого подключен к выходному валу редуктора накопителя энергии, коммутатор электрических цепей, дополнительные ведомые

механизмы, к валам барабанов которых Подключены входные валы редукторов накопителей энергии, установленные на снарядах поворотные платформы для размещения накопителей энергии, барабанов с

тягами, основных и дополнительных ведомых механизмов, соединенных тягами с боковыми поплавками тягачей и с носовой частью корпусов-щитов, при этом основные и дополнительные ведомые механизмы сЪдержат установленные на валу барабанов ведомых механизмов тормоз-фиксатор, датчик длины несмотанной част-и тяги, муфту сцепления, установленную между валом редуктора основного ведомого механизма и

генератором, муфту одностороннего действия,связанные входными валами с муфтами сцепления редукторы и связанные с входными валами редукторов дополнительных ведомых механизмов электродвигатели, электросети которых, а также электросети

генераторов подключены к коммутатору, снабженному силовым и согласующим кабелями для соединения электросетей снарядов, отличающийся тем. что двигатель снабжен дополнительными снарядами с якорями, размещенными в стороне от основных снарядов, при этом основной и дополнительный ведомые механизмы размещены соответственно на основных и дополнительных снарядах, поворотные платформы выполнены свободноповорачи- вающимися и установлены по одной на снарядах, основной и дополнительный ведомые механизмы снабжены редукторами-укладчиками тяг на барабаны, уста- новленными на валах последних, а дополнительный ведомый механизм - мягкой муфтой сцепления, размещенной между валом электродвигателя и входным валом редуктора, одна пара снарядов снабжена блоком управления двигателем, установленным на основном снаряде и связанным с первого по шестой входами с выходами

датчиков длины несмотанной части тяг основных ведомых механизмов, с пультом управления двигателем, с информационными выходами генераторов и коммутатора электрических цепей, с выходами датчиков длины несмотанной части тяг дополнительных ведомых механизмов, а с первого по десятый выходами - с входами тормозов-фиксаторов, пульта управления всем двигателем, муфт сцепления основных и дополнительных ведомых механизмов, управляющими входами генераторов и коммутатора электрических цепей, мягких муфт сцепления, редукторов дополнительных ведомых механизмов и редукторов накопителей энергии, а также со входами тормозов-фиксаторов валов барабанов.

2. Двигатель поп. 1,отличающий- с я тем, что тягачи выполнены в виде поплавков, прикрепленных к ним каркасов с экранами-занавесями, имеющими груз на нижней кромке и жесткое носовое боковое ребро.

Изобретение относится к энергетике. Генератор 3 установлен на снаряде (С) 1 с якорем 2. Тяга (Т) 5 намотана на барабан (Б) 4.Тягачи 7 и 8 состоят из корпуса - щита 9 и бокового поплавка 10. Снаряд 11с якорем 12 связан с тягачом 8. Груз связан лентой с барабаном, связанным с редуктором. Коммутатор связан с Б 4. Дополнительные ведомые механизмы снабжены барабаном для тяги и датчиками. Накопители энергии размещены на поворотных платформах. На валу Б 4 установлены тормоз - фиксатор с соответствующими датчиком, муфтой сцепления и редуктором. Муфта одностороннего действия размещена между редуктором 6 и валом генератора 3. Электродвигатель связан с соответствующим редуктором. Коммутатор снабжен силовым и согласующими кабелями. Ведомые механизмы снабжены своими редукторами. На С 1 размещен блок управления. Такое выполнение двигателя позволяет повысить его надежность и упростить конструкцию. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

Фиг.З