Двигатель,приводимый в действие волнами,создаваемыми ветром

 

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 повышения 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5U 4 F 03 В 13/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ц ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2732252/25-06 (22) 20.02.79 (31) 879360 (32) 21 ° 02.78 (33) US (46) 23.12.85. Бюп. Ф 47 (71) Локхид Корпорейшн (US.) (72) Лесли Спенсер Верт(ЦБ) (53) 621.671 (088.8) (56) 1. Патент США Ф 3983404, кл. 290-53, опублик. 1976.

2. Патент США Ф 3912938, кл. 290-53, опублик. 1975.

3. Заявка Франции У 2260000, кл. F 03 В 13/12, опублик. 1975 ° (54)(57)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

„„SU„„12 О ЗВ A среды в ее нижней части и турбину, размещенную в трубе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД путем обеспечения условий импедансного согласования, труба снабжена укрепленной по периметру ее верхнего открытого торца импедансно-согласующей полусферической оболочкой, обращенной выпуклостью вверх и размещенной симметрично относительно оси трубы, а устройство для приема волн выполнено в виде укрепленных на оболочке направляющих лопаток, размещенных вокруг открытого верхнего 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.

1200856

l0

25 ях.

55

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в гидродвигателях, Известен двигатель, приводимый 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 выпуска среды в нижней части трубы и турбину, размещенную в трубе (lj.

Недостатком этого устройства является низкий КПД, обусловленный неблагоприятными условиями впуска и выпуска среды из трубы и недостаточным 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 (2) .

Недостатком этой конструкции является низкий КПД, обусловленный неблагоприятными условиями вспука и выпуска 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 !3) .

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

Цель изобретения — повышение КПД путем обеспечения условий импедансного согласования.

Укаэанная 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, размещенную н трубе, последняя снабжена укрепленной по периметру ее верхнего открытого торца импедансносогласующей полусферической оболочкой, обращенной выпуклостью вверх и размещенной симметрично относительно оси трубы, а устройство для приема волн выполнено в виде укрепленных на оболочке направляющих лопаток, размещенных вокруг открытого верхнего 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. изображен схематически плавающий двигатель, приводимый в действие волнами, поперечное сечение; 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 фиг. 5 — вид в перспективе двигателя, установленного в рабочих условиДвигатель, приводимый в действие волнами, создаваемыми ветром, содержит вертикальную трубу 1 с oTKpblTbM 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 направляющих лопаток 8, размещенных вокруг открытого верхнего торца

2 трубы 1, при этом устройство 5 для выпуска среды выполнено в виде щеле" вого 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 мощиости.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

Волны, создаваемые ветром, горизонтально перемещаясь, набегают на

3 1200 оболочку 7 и попадают в устройство 4 для приема воли, выполненное в виде направляющих лопаток 8, укрепленных на оболочке, изменяя направление движения, рабочий поток поступает в вертикальную трубу 1 и вращает турбину 6, передающую вращение валу 12 отбора мощности и выходит через щелевой диффузор 9.

Энергия находится в форме распро- 10 страняющихся колебательных воли, отражение или неотражение энергии зависит от того, существует ли на границе раздела импедансное согласование или импедансное рассогласование. В изобретении используется конструкция, которая по поверхностным волнам эквивалентна акустическому рожку, который предназначЕн для сбора и концентрирования энергии распространяющих- 20 ся поверхностных волн. Для любой данной волны с максимальным периодом может быть созадана форма рожка, которая обеспечивает необходимое импедансное согласование между входом и 25 горловиной рожка. Форма внешней поверхности оболочки 7 представляет собой импедансный преобразователь, который можно рассматривать в качестве аналога акустического рожка. Это З0 можно видеть, если посмотреть на форму поперечного разреза, ограни- ченную нейтральным уровнем воды, и радиальное сечение через оболочку 7.

Скорость поверхностных волн изме35 няется в обратной зависимости от местной глубины. В результате этого поверхностные волны преломляются, а это означает, что их направление

40 распространения всегда имеет сильную тенденцию к более мелким местам.

Поскольку оболочка 7 имеет соответствующую форму, выполненную в соответствии с условиями импедансного согласования, то она может полностью захватывать приближающийся фронт волчы, равный ее собственному диаметру, 856 4 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 бурунообраэующую 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, расположенная внутри вертикальной трубы, сконструирована таким образом, что из завихренного потока воды извлекается не вся энергия.

Небольшое остаточное количество за- вихрения идет на активацию выпускного устройства — щелевого диффузора.

Выпускной щелевой диффуэор 9 является безлопаточным и расположен радиально у нижнего торца 3 верти- кальной трубы 1, Остаточное завихрение 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 раэ на нейтральном уровне океанской поверхности.

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

1200856

Ф=а

1200856

Е 1О

Ф

°

Ю ° л

° ъ е ю юю.е е е

Юь е

Ф Ф л г

° »

Ф е

S

«Ф е у У™М ю

У ю

Ф ю Р °

Ю М ре ч ю е

Составитель Т. Куликова

Техред,А.Бабинец Корректор А. Зимокосов

Редактор Н. Бобкова

Заказ 7882/63 Тираж 445

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4