BG109890A - Метод и устройство на флуиден възвратно - постъпателен двигател - Google Patents

Abstract

Методът и устройството на флуидния възвратно-постъпателен двигател за генериране на полезна енергияот естествени флуидни потоци са прилoжими при вятър с произволна посока и скорост, както и във водни потоци на реки, канали, морски и океански течения. Получената енергия може да се използва за задвижване на различни работни машини, а когато се ползва само за производство на електроенергия, се задействат линейни електрогенератори. Съгласно метода,въздействието на флуидния поток се предава като налягане (а не като подемна сила) върху цялата площна аналогични на корабно ветрило (платно) вертикални работни плоскости (1), които във всяко устройство са най-малко две, като всяка от тях е снабденас елерони (2) и е закрепена симетрично на вертикална въртяща се ос, лагерувана двустранно или едностранно, но двуопорно, в байонетоподобни лагери (9), монтирани в ролкови плъзгачи (11 и 27), движещи се праволинейно по направляващи профилни релси (3)от начална мъртва точка (НМТ) до крайна мъртва точка (КМТ), съответстващо на постъпателното движение на работната плоскост (1), винаги перпендикулярно на вектора на хоризонталната скорост на флуиднияпоток и обратно - от КМТ до НМТ, съответстващо навъзвратното движение на работната плоскост (1), винаги успоредно на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток. Осеви шийки (22) са лагерувани в лагерите (9) така, че в НМТ и в КМТ чрез механична автоматика, разфиксираща съответната шийка (22) и включваща елероните

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Методът и устройството на флуидния възвратно-постъпътелен двигател за генериране на полезна енергия от естествени флуидни потоци са приложими при вятър с произволна посока и скорост, както и във водни потоци на реки, канали, морски и океански течения. Получената енергия може да се използва за задвижване на различни работни машини, включително на движители на плавателни съдове, а когато се ползва само за производство на електрическа енергия, най-целесъобразно е да задейства линейни електрогенератори, защото отпада необходимоста от преобразуване на възврътно-постъпателното движение във въртеливо. Методът и устройството са приложими както при ниски скорости от1,5 - 2 m/s, така и при практически произволно високи скорости на флуидните потоци.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Всички известни стационарни флуидни двигатели са ротационни, т.е. непосредствено преобразуват постъпателното движение на флуидния поток във въртеливо. Въпреки този общ принцип на действие, водните и вятърните двигатели не са конструктивно идентични и не са взаимозаменяеми, т.е. воден двигател не може да се използва като вятърен и обратно.

Класическите ВОДНИ двигатели за ВЕЦ са напорни турбини, за които са необходими сложни хидротехнически съоръжения, изискващи дори във водната микроенергетика значителни капиталовложения и създаващи сериозни екологични проблеми.

От края на миналия век обаче успешно се разработват т. нар. хидрокинетични технологии за създаване на безбаражни електроцентрали, ползващи кинетичната енергия на естествени водни течения. Доколкото мощността на естествен воден поток със сечение 1 т² и обичайна скорост 2 m/s е 4 kW, интересът към хидрокинетичната енергетика е напълно оправдан, а постиженията в тази област са строгоохранявано ноу-хау и патентно защитени, като за тях се публикуват само най общи сведения. У нас този процес е в начален стадий, въпреки че вече има различни разработки.

• · • · · · · ·

Но и от това, което е известно за хидрокинетичните технологии, става ясно, че усилията отново са насочени към създаване и усъвършенстване на турбини, макар и безнапорни, потопени изцяло във водния поток и неизбежно усложнени конструктивно с различни допълнителни елементи ( концентратори, конфузори, дифузори и т.н.). Въпреки че, поради по-малките си габарити и пониски обороти, подводните хидрокинетични турбини ще имат по-ниска производствена цена от напорните турбини на ВЕЦ, те също ще изискват значителни капиталовложения - например, за да се осигури тяхната надежност, тъй като целогодишно са подложени на агресивното въздействие на водната среда. Освен това , дори при периферна скорост на лопатките от няколко m/s, те не са безопасни за водната фауна.

Но главното е, че те притежават основния недостатък на всички ротационни флуидни двигатели - оползотворяват сравнително малка част от енергията на преминаващия през тях флуиден поток, което ще доуточним понататък.

Всички ВЯТЪРНИ двигатели, с хоризонтално или вертикално осеви ротори, се задвижват от естествения въздушен поток, чието въздействие се оценява в плоскост, перпендикулярна на хоризонталната ветроскорост. Известно е, че мощността им зависи само от обмитената от ротора площ, т.е. от неговия диаметър, от плътността на въздуха и от третата степен на скоростта на вятъра. Доколкото плътността на въздуха практически е константа, а е установено, че роторните вятърни двигатели работят най-добре при т. нар. полезни ветрове със скорост от 4 до 10 m/s, очевидно увеличаването на мощността зависи главно от увеличаването на диаметъра на ротора. Но това е свързано с рязко нарастване на аеродинамичните, центробежните и други натоварвания и при съвременното състояние на техниката е строго ограничено. За смятаните като на-ефективни хороизонтално осеви турбини максимално допустимият диаметър на витлото е 100 т, при това лопатите му се изработват от много скъпи материали и тъй като те трябва да бъдат с автоматично регулируема стъпка (ъгъл на поставяне), поради променящата се скорост на потока, конструкцията е силно усложнена и себестойността на цялото съоръжение е много висока. Значителни капиталовложения са необходими и за предварителните проучвания за избор на местоположението, още по-големи са инсталационните разходи. Поради това «« ·· ·· ···· • 4 · · ·

остава неизползваем високият вятърен енергоресур по планинските била, тъй като там липсва пътна инфраструктура. Общата маса на един възможно най-ефективен ветроагрегат (без масата на кулата с височина 100 m ) е от порядъка на 200 t. Освен това тези двигатели са много шумни и трябва да се разполагат далече от населени места, а високооборотните витла са заплаха за прелитащите птици.

Но основният недостатък на всички ротационни двигатели е, както вече се спомена, че те не могат да оползотворят цялата енергия на флуидния поток, защото лопатите им се въртят от аеро(хидро)динамичната подемна сила, създавана от обтичащия ги флуиден поток, по голямата част от който те пропускат през себе си, като скоростта му намалява.Теоретично е установено, че най-изгодното съотношение на скоростите на флуидния поток преди и след ротора е равно на 3, при което се постига максималният к. п. д. от 0,593, а ако скоростта на потока след ротора стане нула, той ще спре да се върти.

Без този недостатък е само най-древният вятърен двигател корабното ветрило (платно) при т. нар. попътен вятър, т. е. когато въздействието на вятъра върху него се предава като налягане, а не като подемна сила при странично обтичане. Но както някога , така и днес, въпреки опитите за конструктивното усъвършенстване на корабното ветрило, то си остава приложимо само за плавателни съдове. Известни са разработки за използване на ветрила във вид на вертикални плоскости, монтирани на вагонетки, движещи се по затворен релсов път. Но, при разумни капиталовложения, основен недостатък на подобна схема е, че големите ветрови и центробежни натоваравания ще преобръщат вагонетките, такива устройства заемат прекалено голяма площ и са несигурни при снежни и пясъчни бури. По същество това е вариант на вертикално осов вятърен двигател, но без неподвижна вертикална ос, който също не може да бъде използван в хидрокинетичната енергетика.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на изобретението е да се създаде метод и конструктивно идентични стационарни устройства за генериране на полезна енергия от хоризонтални въздушни и естествени водни потоци, задвижващи аналогични на корабното ветрило вертикални работни плоскости, винаги перпендикулярни на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток, чието въздействие

I • · · ,,.. ·· ' ·· t . · ·· • · · ·· · · • · · · · · ♦ • · . · · » · ·· ·4 ··· тогава се предава като налягане върху цялата площ на плоскостта, а не като подемна сила при странично обтичане. Но за да бъде такова устройство стационарно, очевидно движението на работните плоскости трябва да бъде възвратно-постъпателно.

В съответствие с предмета на изобретението , подобно устройство трябва да има най-малко две работни плоскости, всяка от които е снабдена с елерони и е закрепена симетрично на вертикална въртяща се ос, лагерувана двустранно или едностранно (но двуопорно), с възможност за автоматично фиксиране и разфиксиране, в ролкови или колесни плъзгачи, които се движат праволинейно по профилни направляващи релси от начална мъртва точка (НМТ) до крайна мъртва точка (КМТ). Оста на на всяка работна плоскост е лагерувана така, че в НМТ и в КМТ, чрез задействане на разфиксираща механична, електромагнитна или електромеханична автоматика и включваща и изключваща елероните, да се завъртва само на 90° и да се фиксира в две взаимно перпендикулярни положения, съответстващи на разполагането на работната плоскост перпендикулярно и успоредно на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток, респективно за нейното постъпателно и възвратно движение. Плоскостите са свързани чрез съответна предавка (гъвкава, зъбна, хидравлична и т. н.) така, че постъпателно движещата се плоскост осигурява възвратното движение на другата плоскост.

Направляващите профилни релси за всяка плоскост са закрепени към скелетен корпус с лека вътрешна обшивка и снабден с конфузори, чието вътрешно напречно сечение съответства на габаритите на движещата се в него работна плоскост. Така корпусът практически се превръща в напорен тунел, в който, благодарение на конфузорите се повишава скоростта на флуидния поток и се намалява вихрообразуването. Направляващите релси може да са закрепени над и под съответния корпус за двустранно лагеруване или само над, или само под корпуса за едностранно, но двуопорно лагеруване на оста на работната плоскост.

Оптималното съотношение между площта на работните плоскости и разстоянието между НМТ и КМТ, съответно и габаритите на корпусите им, се определят експериментално, а устройство с вече определени габарити представлява двигателен модул, като два и повече модули могат да се монтират на обща носеща конструкция и да се получи ветро(хидро)агрегат със значителна мощност.

• · • · · ·

Корпусите на двигателния модул могат да бъдат монтирани един над друг вертикална конфигурация, подходяща за вятърен двигател; един зад друг последователна конфигурация, подходяща главно за хидрокинетичен двигател (като в този случай може да се ползва само един удължен корпус); един до друг успоредна конфигурация, еднакво подходяща, съобразно с конкретните инсталационни условия и за вятърен, и за хидрокинетичен двигател.

Вятърните и хидрокинетичните възвратно-постъпателни двигатели практически се различават само по вида на носещите конструкции на устройствата.

Когато устройството е вятърен възвратно-постъпателен двигател, двигателният модул е монтиран върху носеща конструкция (напр. платформа, включително и колесна, или контейнер), снабдена с телескопични опори, чрез шарнирен възел, позволяващ устройството винаги да е ориентирано перпендикулярно на въздушния поток с помощта на вертикален стабилизатор или на ветропоказател, командващ серводвигател. По аналогичен начин двигателният модул може да се монтира на плавателен съд.

Устройството е безшумно и е безопасно за прелитащите птици.

Когато устройството е хидрокинетичен възвратно-постъпателен двигател, направляващите релси за плъзгачите е целесъобразно да бъдат закрепени над двигателния модул за едностранно, но двуопорно лагеруване на осите на работните плоскости, защото така всички движещи си детайли и възли, с изключение на работните плоскости, са разположени над водната повърхност. Двигателният модул се фиксира във водния поток чрез закрепване към закотвени понтони или чрез носеща конструкция с телескопични опори, стъпили върху двата бряга , или чрез комбинация от двата посочени начина. При това не са необходими никакви промени в околната среда , освен евентуално почистване на речното русло, което е абсолютно екологосъобразно мероприятие. Устройството е напълно безопасно за водната фауна.

Възможни са и хибридни агрегати от хидрокинетични и вятърни възвратнопостъпателни двигатели, монтирани на обща носеща конструкция в големи реки, над морски течения или в речни дефилета със значителен ветроресурс.

Възвратно-постъпателното движение на работните плоскости може да се преобразува във въртеливо чрез различни конвенционални предавки (зъбни, гъвкави, хидравлични, коляно-мотовилкови). Въртеливото движение се предава към маховик и от него към работната машина.

Когато флуидният възвратно-постъпателен двигател е предназначен само за генериране на електроенергия, ще е целесъобразно той да задвижва линеен електрогенератор, т.е. постоянни магнити, преминавищи през вътрешните (работни) междини на неподвижни П-образни бобини, индуктирайки в тях електродвижещо напрежение (е. д. н.), чиято величина зависи от магнитната индукция в работните междини, от честотата с която ги пресичат магнитите и от броя на навивките (дължината на навития проводник) в бобините, затова тази величина може да се регулира чрез чрез превключване на броя на навивките. От изводите на бобините е. д. н. се насочва през кондензатори към трансформаторен блок и след това се стабилизира. Така отпада необходимостта от преобразуване на възвратно-постъпателното движение във въртеливо и конструкцията на устройството се опростява и олекотява.

Липсата на центробежни и вибрационни натоварвания значително разширява диапазона на т. нар. полезни ветрове за вятърните възвратнопостъпателни двигатели и съответно рязко се увеличава тяхната мощност. Въпреки това, когато тези двигатели ще се инсталират в зони, където са възможни разрушителни ураганни ветрове (напр. по планинските била), работните им плоскости могот да бъдат с конструкция тип жалузи и чрез анемометър, свързан с центробежен регулатор автоматично да се регулира обдухваната площ, а при свръхкритични скорости на вятъра всички работни плоскости да се фиксират успоредно на флуидния поток. По същия начин може да се регулира и степента на отклоняване на елероните.

Масата на флуиден възвратно-постъпателен двигател с определена мощност ще бъде несравнимо по малка от масата на ротационен флуиден двигател със същата мощност. Това рязко снижава инсталационните разходи, които вече са свързани главно с транспортирането до мястото на инсталиране, където устройствата се монтират бързо и веднага заработват с проектната си мощност. Напълно сглобени вятърни възвратно-постъпателни двигатели например могат безпроблемно да се транспортират с вертолети до всички планински била, като инсталирането не изисква особена предвартилена подготовка на терена, а само съответна регулировка на телескопични опори на носещата конструкция, ·· ·· които, при необходимост, могат допълнително да се укрепят, напр. чрез бетониране.

Флуидните възвратно-постъпателни двигатели могат да се изработват от нискостойности и леки материали, устойчиви на атмосферни условия и водна среда. Така например за обшивката на работните плоскости и вътрешната обшивка на скелетните корпуси, в които те се движат, може да се използва армирана пластмаса. Всички детайли и възли са технологични, конструктивно са унифицирани и са еднакви както за хидрокинетичните, така и за вятърните възвратно-постъпателни двигатели. Това позволява бързо преминаване към серийно производство, а производствената цена ще бъде символична, в сравнение с цената на аналогични ротационни флуидни двигатели.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Приложените фигури илюстрират някои варианти на изобретението с използване на механична автоматика, монтажа на основните му детайли и възли, както и примерен вариант на линеен електрогенератор.

Фиг. 1 - сборен аксонометричен чертеж на работна плоскост с механична автоматика.

Фиг. 2 - напречен разрез по линия А-А, съгласно фиг. 1.

Фиг. 2А - механизъм за автоматично фиксиране на оста на работната плоскост, съгласно фиг. 1.

Фиг. 3 - сборен аксонометричен чертеж на двигателен модул на вятърен възвратно-постъпателен двигател с вертикална конфигурация и със зъбен преобразуват на възвратно-постъпателното движение във въртеливо.

Фиг. 4 - надлъжен разрез на устройството, съгласно фиг. 3.

Фиг. 5 - поглед отгоре на двигателен модул с успоредна конфигурация, еднакво подходящ за вятърни и хидрокинетични въззвратно-постъпателни двигатели.

Фиг. 6 - работна плоскост с конструкция тип жалузи за вятърен възвратнопостъпателен двигател, предназначен за зони, където са възможни разрушителни ураганни ветрове.

Фиг. 7 - сборен аксонометричен чертеж на фиксиран чрез закотвени понтони двигателен модул на хидрокинетичен възвратно-постъпателен двигател с « · • · ♦ · последователна конфигурация (в един удължен модул) на работните плоскости, чиито оси са лагерувани едностранно и двуопорно в плъзгачите и със зъбен преобразувател на възвратно-постъпателното движение във въртеливо.

Фиг. 8 - аксонометричен чертеж на примерен вариант на линеен електрогенератор.

Фиг. 9 - напречен разрез на едномодулен хидрокинетичен двигател, съгласно фиг. 7, фиксиран чрез носеща конструкция с телескопични опори и задвижващ линеен електрогенератор, съгласно фиг. 8.

Фиг. 10 - напречен разрез на двумодулен, съгласно фиг. 7 или на едномодулен, но с успоредна конфигурация, съгласно фиг. 5, хидрокинетичен двигател, фиксиран чрез закотвен понтон и носеща конструкция с телескопични опори и задвижващ линеен електрогенератор, съгласно фиг.8.

©

ПРИМЕРИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

На фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 2А, съгласно с предмета на изобратението е показан вариант с механична автоматика на основната част на флуидния възвратно-постъпателен двигател - работната плоскост 1, снабдена с елерони 2. Всички детайли и възли на конструкцията са унифицирани и са абсолютно еднакви за всички възможни изпълнения на устройството.

Работната плоскост 1 е закрепена симетрично на въртяща се вертикална ос, чиито шийки 22 със секторни палци 23 (вж. фиг.2) лагеруват в байнетоподобни лагери 9 със секторни удебеления 27, стопиращи палците 23 за ограничаване на С завъртването на оста на 90° по и обратно на часовниковата стрелка. Лагерите 9 са монтирани в ролкови плъзгачи 77 и 27, които се движат праволинейно по направляващи профилни релси 3 от начална мъртва точка (НМТ) до крайна мъртва точка (КМТ) и обратно. Долната осева шийка 22 в частта си над секторния палец 23 е свързана чрез шлицова връзка 24 с аксиално подвижен пръстен 7, имащ две хоризонтални полуцилиндрични лагерни черупки с фиксиращи ролки 8 в долната си част, разположени на 90° една от друга. В байонетоподобния лагер 9 на плъзгач 77 има три легла 70 на 90° едно от друго за ролките 8, като две са пред краищата на секторното удебеление 27, а третото е в предната част на лагера 9.

• 4 • · · · • · · · · · • · · · · · · ·

При движението на работната плоскост 1 между НМТ и КМТ, и обратно, цилиндричната пружина 25 чрез фланеца на пръстена 7 го притиска надолу и фиксира ролките 8 в две от леглата 10 (вж. фиг. 2А), като при движението на работната плоскост 1 от НМТ към КМТ тя е перпендикулярна на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток, а обратно, от КМТ към НМТ - тя е успоредна на този вектор. В легла в ръба на фланеца на пръстена 7, разположени също на 90° едно от друго, преминават ролковите повдигани 26, задействащи лостовата система на елероните 2 (на чертежа не е показана).

Когато лагерът 9 в плъзгача 11 достигне НМТ, гърбицата 12, разположена върху направляващата релса 3, чрез намиращата се от нейната страна ролка 8 повдига пръстена 7, освобождавайки от леглата им 10 ролките 8 и чрез съответния ролков повдиган 26 задейства елероните 2 за завъртване на работната плоскост 1 по часовниковото стрелка. Когато секторните палци 23 опрат в секторните удебеления 27 на двата лагера 9, ролковият повдиган 26 плавно се е спуснал по гърбицата 72 и под въздействието на пружина (на чертежа не е показана) в лостовата система на елероните 2, те също плавно са се върнали в неутрално положение, а пружината 25, притискайки пръстена 7 фиксира ролките 8 в съответните легла 10. Работната плоскост 7 е заела положение, перпендикулярно на вектора на скоростта на флуидния поток и под неговото въздействие започва постъпателно движение към КМТ.

Когато лагерът 9 в плъзгача 77 достигне КМТ, под въздействието на гърбицата 20 описаното по-горе се повтаря в същата последователност, но с тази разлика, че елероните 2 се задействат в противоположна посока и работната плоскост 7 се завъртва обратно на часовниковата стрелка докато се фиксира успоредно на вектора на флуидния поток за възвратно движение към НМТ.

На фиг. 3 и фиг. 4 е показан вариант на вятърен възвратно-постъпателен двигател с две работни плоскости 7 с вертикална конфигурация. Направляващите профилни релси 3 за всяка работна плоскост 7 са монтирани в горната и долната част на скелетен корпус 4 с лека вътрешна обшивка (на чертежа не е показана) така, че работната плоскост 7 да лагерува двустранно в ролковите плъзгачи 7 7 и 27. Всеки корпус е снабден с конфузори 29, а работните плоскости 7 чрез ролка 5 и гъвкава връзка 6 са свързани така, че постъпателното движение на едната да осигурява възвратното движение на другата. Двигателният модул от двата • · ···· · · · ....... *го ·· · свързани корпуса 4 чрез шарнирен възел 13 е монтиран върху носеща конструкция- контейнер 16, снабдена с най-малко четири телескопични опори 19. Устройството се ориентира винаги перпендикулярно на вектора на скоростта на въздушния поток с помощта на вертикален стабилизатор 28 или на ветропоказател 28¹, командващ серводвигател (на чертежа не е показан). В случая възвратнопостъпателното движение на работните плоскости 1 се преобразува във въртеливо чрез зъбна предавка (вж. фиг. 1, фиг. 3 и фиг. 4). Тя се състои от два зъбни гребена (рейки) 15, монтирани към долната страна на плъзгача 11 на пониско разположената работна плоскост 1 и са постоянно зацепени с две храпови зъбни колела 14 към вала на маховика 17 и работната машина 18 така, че при движението на зъбните гребени 15 в двете посоки, валът да се върти само в една посока.

© На фиг. 5 е показан вариант на двукорпусен двигателен модул на флуиден възвратно-постъпателен двигател с успоредна конфигурация, принципно еднакво подходящ и за вятърен, и за хидрокинетичен двигател, като и в този случай работните плоскости 1 са свързани чрез ролки 5 и гъвкава връзка 6. При използване на този вариант за вятърен възвратно-постъпателен двигател няма никакви други конструктивни промени на всички детайли и възли в устройството. При изпълнение на хидрокинетичен възвартно-постъпателен двигател разликата е, освен във вида на носещата конструкция, главно в това, че направляващите релси 3 за всяка работна плоскост 1 са монтирани над съответния корпус 4 на двигателния модул, като лагерът 9 в плъзгача 11 е със светъл отвор за преминаване на удължената ос и нейното едностранно, но двуопорно лагеруване и Св горния плъзгач 27 (вж. фиг. 7, фиг. 9 и фиг. 10). Така всички движещи се детайли и възли, с изключение на работните плоскости 1, се намират над водната повърхност.

На фиг. 6 е показана работна плоскост 1 с конструкция тип жалузи за вятърен възвратно-постъпателен двигател, предназначен за зони, където са възможни разрушителни ураганни ветрове. Движението на жалузите 30 се регулира автоматично чрез анемометър 31 и свързан с него центробежен регулатор 32, монтирани под плъзгача 27 за работната плоскост 1, а при свръхкритична скорост на вятъра се изключват гърбиците 72 в НМТ, като тогава и ♦ · » « « · · · * · · · · • · · · · · · · · • ···· ··· ... .· ·]»! ·» · двете работни плоскости 1 се фиксират успоредно на въздушния поток (връзките с жалузите 30 и с гърбиците 12 не са показани на чертежа).

На фиг. 7 е показан двигателен модул на хидрокинетичен възвратнопостъпателен двигател с последователна конфигурация, като работните плоскости 1 се движат в общ удължен корпус 4, а всички детайли и възли са идентични с показаните на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 2А. Различията са същите, като посочените за хидрокинетичния двигателен модул от фиг. 5, а по един зъбен гребен 15 е монтиран към горните части на двата плъзгача 11. Въртеливото движение от зъбните колела 14 се предава към маховика 17 и работната машина 18 чрез възел 33, състоящ се от вал с три конични зъбни колела. Носеща конструкция на двигателния модул са закотвени понтони 34, като по този начин могат да се фиксират и многомодулни агрегати в големи реки и над морски течения. Пред конфузора 29 на корпуса 4 е монтирана защитна мрежа 35 срещу плаващи предмети.

На фиг. 8 е показан примерен вариант на линеен електрогенератор, а на фиг. 9 и фиг. 10 - монтажното му положение в хидрокинетични възвратнопостъпателни двигатели, съгласно фиг. 5 и фиг. 7, което е аналогично и за вятърни възвратно-постъпателни двигатели. Към лагера 9 за осевата шийка 22 на работната плоскост 1 са закрепени симетрично две рейки 36 от изолационен материал с правоъгълно напречно сечение, в които през определени интервали са монтирани постоянни магнити 37. Рейките 36, поддържани от ролкови опори 38, преминават свободно през работните междини на неподвижни П-образни бобини 39, като при пресичането им магнитите 37 индуктират в бобините Доколкото конкретното устройство на линейния електрогенератор бобините до стабилизирането на полученото напрежение - е обект конструктивна разработка, останалите детайли и възли не са показани.

На фиг. 9 е показан напречен разрез на задвижващ електрогенератор, съгласно фиг. 8, двигателен модул на хидрокинетичен възвратно-постъпателен двигател, съгласно фиг. 7, фиксиран в сравнително тясна река или канал чрез носеща конструкция с телескопични опори 19, стъпили върху двата бряга.

На фиг. 10 е показан напречен разрез на двумодулен, съгласно фиг. 7 (или на двигателен модул с успоредна конфигурация, съгласно фиг. 5) хидрокинетичен

е. д. н. броя на от на рутинна линеен възвратно-постъпателен двигател, задвижващ линеен електрогенератор, съгласно фиг. 8, фиксиран край брега на голяма река чрез комбинация от закотвен понтон и носеща конструкция с телескопични опори 19, стъпили на брега.

Claims (6)

1. ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

   1. Метод за генериране на полезна енергия от естествени хоризонтални флуидни потоци (въздушни и водни) чрез флуиден възвартно-постъпателен двигател, характеризиращ се с това, че въздействието на флуидния поток се предава като налягане (а не като подемна сила) върху цялата площ на аналогични на корабното ветрило работни плоскости 1, които са най-малко две, като всяка от тях е снабдена с елерони 2 и е закрепена симетрично на вертикална въртяща се ос, лагерувана двустранно или едностранно, но двуопорно, с възможност за автоматично фиксирани и разфиксиране, в байонетоподобни лагери 9, монтирани в ролкови (11 и 27) или колесни плъзгачи, движещи се праволинейно по направляващи профилни релси 3 от начална мъртва точка (НМТ) до крайна © мъртва точка (КМТ), съответстващо на постъпателното движение на работната плоскост 1, винаги перпендикулярно на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток, и обратно - от КМТ до НТМ, съответстващо на възвратното движение на работната плоскост 1, винаги успоредно на вектора на хоризонталната скорост на флуидния поток, като осевите шийки 22 са лагерувани в байонетоподобните лагери 9 така, че в НМТ и КМТ, чрез задействане на механична (7, 8, 10, 12, 20, 21, 23-26), електромагнитна или електромеханична автоматика, разфиксираща съответната шийка 22 и включваща елероните 2, работната плоскост 1 да се завъртва само на 90° по и обратно на часовниковата стрелка, с последващо изключване на елероните и фиксиране на работната плоскост 1 в съответното положение - перпендикулярно или успоредно на вектора Сна хоризонталната скорост на флуидния поток, респективно за нейното постъпателно и възвратно движение, като работните плоскости 1 са свързани чрез гъвкава (5, б), зъбна, хидравлична или друга конвенционална предавка така, че постъпаталното движение на едната да осигурява възвратното движение на другата, а възвратно-постъпателното движение на работните плоскости 1 може да се преобразува във въртеливо чрез конвенционална зъбна (14,15, 33), гъвкава, хидравлична, коляно-мотовилкова предавка към маховик 17 и работна машина 18, но ако флуидният възвратно-постъпателен двигател е предназначен само за производство на електроенергия, най-целесъобразно е той да задвижва линеен електрогенератор (с примерен вариант, включващ детайли 36-39),
2. 2. Флуиден възвратно-постъпателен двигател с две работни плоскости 1, снабдени с елерони 2 съгласно претенци^ J7 характеризиращ се с това, че всяка работна плоскост 1 е закрепена симетрично на вертикална въртяща се ос със шийки 22, лагерувани двустранно или едностранно, но двуопорно в байонетоподобни лагери 9, монтирани в ролкови плъзгачи 11 и 27, движещи се праволинейно от НМТ до КМТ и обратно по профилни направляващи релси 3, закрепени към скелетен корпус 4 в горната и долната му част за двустранно лагеруване на работната плоскост 1 или само над горната част, или само под долната част на корпуса 4 за едностранно, но двуопорно лагеруване на работната плоскост 1, като в този случай лагерът 9 в плъзгача 11 е със светъл отвор за преминаване на крайната шийка 22 на удължената ос до лагера 9 в плъзгача 27, с което се постига двуопорното лагеруване оста.
3. 3. Флуиден възвратно-постъпателен двигател съгласно претенции 1 и 2, характеризиращ се с това, че се състои от два, снабдени конфузори 29, скелетни корпуса 4, като напречното сечение на всеки от тях съответства на габаритите на движещата се в него работна плоскост 1 и също всеки има лека вътрешна обшивка, като така практически се превръща в напорен тунел, в който, благодарение на конфузора 29 се повишава скорстта на флуидния поток и се намалява вихробразуването, а двата корпуса 4 за работните плоскости 1, съставляващи двигателния модул на флуидния възвратно-постъпателен двигател, могат да бъдат монтирани един над друг - вертикална конфигурация, подходяща за вятърен възвратно-постъпателен двигател; един зад друг - последователна конфигурация (като в този случай може да се използва само един удължен корпус4 и за двете работни плоскости 1), подходяща главно за хидрокинетичен възвратнопостъпателен двигател или един до друг - успоредна конфигурация, еднакво подходяща и за вятърен, и за хидрокинетичен възвратно-постъпателен двигател, като двигателният модул на вятърния възвратно-постъпателен двигател е монтиран чрез шарнирен възел 13 върху носеща конструкция 16, снабдена с наймалко четири телескопични опори 19 и с помощта на вертикален стабилизатор 28 или на ветропоказател 28¹, командващ серводвигател, устройството се ориентира винаги перпендикулярно на вектора на хоризонталната ветроскорост, а двигателният модул на хидрокинетичен възвратно-постъпател двигател, пред чиито конфузори 29 е закрепена защитна мрежа 35 срещу плаващи предмети, ···· ·· ·» V · · • · · ·· • *·· може да се фиксира чрез закрепване към закотвени понтони 34 в големи реки и над морски течения, чрез носеща конструция с телескопични опори 19, стъпили на двата бряга на сравнително тесни реки и канали или чрез комбинация от двата начина край бряг на голяма река, а е възможно да се монтират по два или повече двигателни модули от всеки вид (вятърни или хидрокинетични) на обща носеща конструкция, за да се получи агрегат със значителна мощност, както и хибриден монтаж на хидрокинетични и вятърни възвратно-постъпателни двигатели върху обща носеща конструкция в големи реки, над морски течения или в речни дефилета със значителен ветроресурс.
4. 4. Флуиден възвратно-постъпателен двигател съгласно претенции от 1 до 3 с работни плоскости 1, всяка от които е снабдена с механична автоматика, характеризираща се това, че осевите шийки 22 имат секторни палци 23 и лагеруват в байонетоподобни лагери 9 със секторни удебеления 21 за стопиране на палците 23 и ограничаване на завъртването на оста на 90° по и обратно на часовниковата стрелка, като долната осева шийка 22 в частта си над секторния палец 23 е свързана чрез шлицова връзка 24 с аксиално подвижен пръстен 7,имащ две хоризонтални полуцилиндрични лагерни черупки с фиксиращи ролки 8 в долната си част, разположени на 90° една от друга, а в лагера 9, монтиран към плъзгач 11, има три легла 10 на 90° едно от друго за ролките 8, като две са пред краищата на секторното удебеление 21, а третото е в предната част на лагера 9, като при движението на работната плоскост 1 между НМТ и КМТ и обратно цилиндричната пружина 25 чрез фланеца в горната част на пръстена 7 го притиска и фиксира ролките 8 в съответните легла 10, а непосредствено преди НМТ върху направляващата релса 3 е монтирана гърбица 72, предназначена да повдигне чрез намиращата се откъм нейната страна ролка 8 пръстена 7, освобождавайки от леглата 10 ролките 8 и чрез ролков повдигач 26 да включи елероните 2 за завъртване на работната плоскост 7 по часовниковата стрелка до опирането на палците 23 в удебеленията 27, освобождаване на ролковия повдигач 26, връщането на елероните 2 в неутрално положение и потъването на ролките 8 в съответните легла 10 под натиска на пружината 25 върху пръстена 7 и фиксирането така на работната плоскост 7 перпендикулярно на флуидния поток за започване на постъпателно движение, а непосредствено преди КМТ върху направляващата релса 3 е монтирана гърбицата 20 с аналогично предназначение,

   4· ·> * • · · • · 4 • • · · ··· · • 9 • · · · • · · · « • • · · • · · • • ··· ·· •те 9

   с тази разлика, че работната плоскост 1 се завъртва обратно на часовниковата стрелка и се фиксира успоредно на флуидния поток за започване на възвратно движение, а когато работните плоскости 1 са предназначени за вятърен възвратнопостъпателен двигател, който ще се инсталира в зони, където са възможни разрушителни ураганни ветрове, всяка работна плоскост 1 е с конструкция тип жалузи, като под горната шийка 22 на оста е монтиран анемометър 31, свързан с центробежен регулатор 32, задвижващ жалузите 30, а при свръхкритична скорост на вятъра - изключващ и гърбицата 12, за да остане работната плоскост 1 фиксирана успоредно на вектора на хоризонталната ветроскорост.
5. 5. Флуиден възвратно-постъпателен двигател съгласно претенции от 1 до 4, характеризиращ се с това, че за преобразуване на възвратно-постъпателното движение на работните плоскости 1 във въртеливо, към плъзгачи 11 на съответните работни плоскости 1 са монтирани зъбни гребени 15, постоянно зацепени с храпови зъбни колела 14, които директно или чрез възел 33 са свързани с вала на маховика 17 и работната машина 18 така, че при движението на зъбните гребени 15 в двете посоки, валът да се върти само в една посока, а когато флуидният възвратно-постъпателен двигател е предназначен само за производство на електроенергия, той задвижва линеен електрогенератор, като към един от лагерите 9 са закрепени симетрично две рейки 36 от изолационен материал с правоъгълно напречно сечение , в които през определени интервали са монтирани постоянни магнити 37, а рейките 36, подържани от ролковите опори 38 преминават свободно през работните междини на неподвижни П-образни бобини 39, в които магнитите 37 инндуктират електродвижещо напрежение.
6. 6. Флуиден възвратно-постъпателен двигател съгласно претенции от 1 до 5, характеризиращ се с това, че всички негови основни детайли и възли са унифицирани и са напълно еднакви както за вятърните, така и за хидрокинетичните възвратно-постъпателни двигатели.