Двигатель отбора энергии у текучей среды

(51)03 17/00,03 5/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ДВИГАТЕЛЬ ОТБОРА ЭНЕРГИИ У ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ(71) Заявитель Кузьмич Алексей Александрович(72) Автор Кузьмич Алексей Александрович(73) Патентообладатель Кузьмич Алексей Александрович(57) 1. Двигатель отбора энергии у текучей среды, содержащий лопасти, несущие по торцам две пары опорных катков и связанные между собой бесконечными элементами (цепная передача) с образованием рабочей и холостой ветвей, размещенных на звездочках,установленные с помощью упомянутых катков в двух парах направляющих, отличающийся тем, что одна пара направляющих жестко закреплена на корпусе двигателя, а вторая пара направляющих бесконечного пути выполнена подвижной, с возможностью управления угла наклона лопастей на рабочей и холостой ветвях, при этом оси катков в лопастях попарно удалены относительно ее рабочей поверхности и попарно удалены от ее торцов. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что между рабочей и холостой ветвями установлен разделительный щит. 3. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его рабочая ветвь охвачена коробом с раструбом на входе текучей среды и регулируемыми открылками (полураструбом) вдоль коробки. 4. Двигатель по п. 1 или 2, отличающийся тем, что его холостая ветвь охвачена коробом. 989 Полезная модель относится к области энергетики и предназначена для получения механической энергии от возобновляемых источников энергии - воды и ветра и преобразования ее в другие виды энергии, преимущественно в электрическую энергию. Двигатель позволит перейти к использованию практически неисчерпаемых, экологически чистых источников энергии как на региональном, так и на федеральном уровнях. Двигатель универсальный. Для отбора энергии у ветра его можно использовать на крышах высотных домов и сооружений. Для отбора энергии у водяных потоков - в реках, в водопаде плотин и горных рек, в морских течениях и в пучине прибрежных волн. Известные гидростанции требуют больших капиталовложений на строительство гидротехнических сооружений (плотин, шлюзов, водохранилищ). На создание водяного напора высотой в сотни метров для вращения турбины затапливается огромная территория с ее недрами, строениями, ландшафтом, переселением людей и т.д. При этом затруднительный стартовый запуск турбины и затруднительная передача вращения на вал под водой. Возможны гидроудары. Опасность стихийного бедствия в случае разрушения плотин. Известные карусельные, роторные, барабанные двигатели имеют малый коэффициент полезного действия. Современные ветряки имеют диаметр ветроколеса до 100 метров с окружными скоростями концов лопастей до 120 метров в секунду. Создают опасность для птиц, повышенный шум и помехи в электромагнитных волнах. При сильном ветре лопасти от вибрации ломаются и падают с большой скоростью, разрушаются железобетонные опоры, отключается электроэнергия и вынужденный ремонт на большой высоте. Возникают требования по размещению таких ветряков вдали от жилых районов. Кроме этого, создаются серьезные экологические проблемы - степень непривлекательности и визуальное невосприятие. Освоение традиционных видов топлива энергетических ресурсов сопровождается увеличением затрат на их добычу, транспортировку и хранение. Сжигание топлива порождает экологическую опасность. Известен двигатель для превращения энергии текучей среды в механическую энергию,содержащий лопасти, несущие по торцам две пары опорных катков и закрепленные на бесконечной цепи с образованием рабочей и холостой ветвей, установленные с помощью упомянутых катков в двух направляющих 1. Недостаток прототипа - невозможность регулирования наклона лопастей на рабочей и холостой ветвях для оптимального отбора энергии. Другой недостаток прототипа - разрыв в одной направляющей, что снижает надежность работы. Третий недостаток прототипа - невозможность поворота лопастей на 90 градусов, с вертикального положения на рабочей ветви в горизонтальное на холостой ветви. Предложенная модель двигателя устраняет перечисленные недостатки прототипа,обеспечивает гибкое регулирование наклона лопастей на 90 градусов при передвижении их по направляющим бесконечного пути. Сущность полезной модели в том, что в предложенном двигателе, содержащем две пары направляющих бесконечного пути, одна пара направляющих жестко закреплена на корпусе двигателя, а вторая пара направляющих бесконечного пути выполнена подвижной, с возможностью управления угла наклона лопастей на рабочей и холостой ветвях,при этом оси катков в лопастях попарно удалены относительно ее рабочей поверхности и попарно удалены от ее торцов. Устройство и работа двигателя поясняются чертежами. На фиг. 1 изображен общий вид двигателя (продольный разрез) на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 - общий вид двигателя, вмонтированный в водопад плотин или в горные реки на фиг. 5 то же, конструкция установлена в потоки открытых или замерзших рек или в морские течения на фиг. 6 то же, двигатель в пучине прибрежных волн. 2 989 Двигатель содержит каркас 1 (фиг. 3), на котором установлены две пары направляющих бесконечных путей 2 и 3, предназначенных для передвижения лопастей 4 на жестко закрепленных опорных катках 5 и 6. При этом одна пара направляющих, например, 2 жестко закреплена на корпусе, а вторая пара направляющих 3 - подвижная с возможностью управления угла наклона лопастей 4 для оптимального отбора энергии у текучей среды. Ориентация лопастей на рабочей ветви производится перпендикулярно встречному потоку, а на холостой ветви - горизонтальному, флюгерному потоку. Поворот лопастей синхронизирован и автоматически корректируется при изменении направления потока (ветра) и давления текучей среды. При увеличении нагрузки мощность двигателя увеличивается. Это достигается изменением угла поворота лопастей. Регулирование работы двигателя производится изменением расхода текучей среды. Универсальным приводом наклона лопастей может служить простой самотормозящий механизм, например винт-гайка для подъема или опускания подвижных направляющих 2. Для стационарных потоков текучих сред (река или плотина) достаточно ручное регулирование винтами. Для автоматического регулирования угла наклона лопастей необходим электрический привод на ветер, часто меняющий направление потока. Кроме этого, двигатель на ветер целесообразно монтировать на поворотной платформе с электрическим приводом и винтовыми домкратами наклона продольной оси двигателя к горизонту для оптимального отбора энергии. Лопасти 4 могут быть выполнены как в виде парусов (системы парусов), так и в виде жестких листов или щитов. Целесообразно использовать лопасти вертолетов и крылья самолетов, отработавших свой ресурс. По торцам лопастей 4 жестко закреплены две пары опорных катков 5 и 6, оси которых попарно удалены относительно рабочей поверхности и попарно удалены от ее торцов. Между направляющими 2 и 3 внедрены цепные передачи, которые шарнирными механизмами соединены с лопастями 4 и служат для осуществления передачи вращения на значительное расстояние между двумя параллельными валами. Цепные передачи содержат общий вал отбора мощности 7, на котором жестко закреплены звездочки 8, натяжные устройства 9 со звездочками 10, через которые перекинуты бесконечные цепи 11, образуя конвейер с рабочей 12 и холостой 13 ветвями. Для оптимального отбора энергии у текучей среды между рабочей 12 и холостой 13 ветвями установлен разделительный щит 14, препятствующий противотоку и завихрениям текучей среды. Наличие короба 15 для рабочей ветви с раструбом 16 на входе текучей среды и регулирующих открылок (полураструбов) 17 вдоль короба, а на выходе диффузора 18 для выравнивания скоростей дает возможность увеличить отбор энергии у текучей среды и повысить мощность двигателя. Кроме того, холостая ветвь 13 двигателя также может быть охвачена коробом, что будет препятствовать завихрениям и взмучиванию воды. При расположении рабочей ветви 12 подо льдом холостая ветвь, находящаяся на поверхности (надо льдом), окажется огражденной и утепленной, одновременно может служить машинным залом для отбора энергии у текучей среды и преобразования ее в электрическую энергию. Целесообразно использовать для установки двигателя (в реке) строения мостов, их опоры, пространство под мостом и у моста и другие строения, плотины. Работает двигатель следующим образом. Изготовленный и испытанный в заводских условиях двигатель доставляется на подготовленный фундамент, например к речной среде, в монтаж. Устанавливается каркас, направляющие, цепные передачи, лопасти. В речной поток погружают рабочую ветвь и фиксируют ее на определенной глубине. Течение реки давит на лопасти рабочей ветви,создавая тяговое усилие в цепной передаче и крутящий момент для передачи вращения валу отбора мощности. Наиболее выгодным будет вариант, при котором вал отбора мощ 3 989 ности и вал генератора будет общим и находится на поверхности. Наличие относительно большого количества двигателей и генераторов позволяет значительно удешевить всю конструкцию, так как можно присоединять и последовательно параллельные группы, поддерживая относительно стабильным общее выходное напряжение и максимально возможную нагрузку генератора. Большая суммарная масса рабочих ветвей защитит конструкцию от резких перепадов давлений потоков и стабилизирует скорость движения рабочих ветвей. В варианте с ветровой средой монтаж двигателя осуществляется там, где создаются сильные потоки ветра на холмах и башнях, на крышах высотных домов и других высотных строениях. Для удержания двигателя на ветру двигатель устанавливают на поворотной платформе с электрическим приводом и флюгерной плоскостью для автоматической коррекции. Для оптимального отбора энергии у ветра двигатель снабжен подъемным механизмом,регулирующим наклон продольной оси двигателя к горизонту. Энергию ветра используют для привода генераторов, мельниц, насосов и т.д. В волновом (морском) варианте двигатель монтируют в прибрежной зоне, так как волны морского прибоя с огромной силой всегда распространяются в одном направлении,почти перпендикулярно к береговой линии, совершенно независимо от того, в каком направлении бегут волны в открытом море. В прибрежной зоне, на малых глубинах все больше оказывает тормозящее действие дно. Вершины волн начинают все более и более перегонять подошву ее. У берега получается разворот потока в обратную сторону, затем начинается отток в нижних слоях. Замкнутый круг, напоминающий работу конвейера. Предлагаемый двигатель удачно вписывается в поток бегущих волн рабочей ветвью и отток - холостой ветвью двигателя. Для постоянной подпитки холостой ветви оттока строится водохранилище с нижним оттоком направленного действия на холостую ветвь двигателя, заключенную в короб. Наполнение водохранилища и создание напора (оттока) осуществляется волновым прибоем(фиг. 6). Большая протяженность рабочей ветви двигателя и суммарная масса лопастей защищают конструкцию двигателя от резких порывов ветра или водяных потоков. Стабилизирует скорость движения конвейера. Ориентация лопастей на рабочей ветви производится перпендикулярно встречному потоку, а на холостой ветви - флюгерному, горизонтальному потоку. Парус имеет наибольший коэффициент использования, при этом заключенный в короб с раструбом на входе текучей среды и регулируемые открылки вдоль короба, ускоряют поток и комплекс устройств на лопастях (щитки, закрылки, вогнутость, отклоняющие носки и другие средства) производят оптимальный отбор энергии, повышая КПД, а направляющие рельсовых путей и цепная передача имеют минимальные потери при передвижении лопастей, способствуют значительному повышению мощности двигателя до величины, соизмеримой с тепловой или гидравлическими станциями, относительно простыми в техническом использовании средствами. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.