Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно

Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Устройство относится к области морской гидротехники и используется для преобразования энергии морских течений (волн, приливов и отливов) в силу, движущую судно.

Известна приливно-волновая гидроэлектростанция (А.с. №1211441, МПК F03B 13/12, бюл. №6, 1986 г.), содержащая неподвижный понтон, заглубленный под уровень моря и прикрепленный якорями ко дну, подвижный понтон и преобразователь энергии, гидроэлектростанция снабжена двумя эластичными емкостями, заполненными рабочей средой, и гибким водоводом, соединяющим эластичные емкости, на котором установлен преобразователь энергии, при этом подвижный понтон выполнен в виде платформы, присоединенной к поверхностным поплавкам посредством жестких вертикальных связей, причем эластичные емкости расположены между неподвижным понтоном и дном моря вертикально одна над другой, а платформа, взаимодействующая с емкостями, расположена между ними. Неподвижный понтон установлен на уровне моря в момент отлива.

Известно устройство для преобразования энергии воздушных потоков в силу, движущую судно, включающее корпус судна, парус, полые (два) круговые цилиндры-роторы, вращающиеся вокруг вертикальной оси, которая крепится к палубе (А.Флеттнер «Трехмачтовый моторнопарусный бриг Букау» из книги Н.Я.Фабриканта «Курс аэродинамики», часть первая, издательство НКТП СССР, М., Л., 1938, с.152-153). В основу этого устройства положена закономерность: при обтекании кругового цилиндра потоком с циркуляцией (замена циркуляции вращением ротора вокруг вертикальной оси) образуется подъемная сила F, которая направлена вдоль продольной оси судна (к носу) под углом 90° к направлению подходного потока V с левого борта судна при вращении ротора по часовой стрелке. Основной недостаток этого устройства заключается в том, что оно использует энергию воздушного потока, плотность (ρ_возд=1,228 кг/м³) которого значительно меньше плотности (ρ_воды=1000,0 кг/м³) воды. Известно, что подъемная сила F=ρГV, где ρ - плотность жидкости, которая обтекает ротор с циркуляцией Г при подходной скорости V. Из формулы видно, что подъемная сила прямо пропорциональна плотности обтекаемой жидкости. Таким образом, при обтекании ротора водой сила F будет значительно большее, чем F при обтекании ротора воздухом.

Предлагаемое устройство более рационально использует течение потока, так как использует морские течения (ρ_воды>ρ_возд) для преобразования их энергии в силу, движущую судно.

Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно, включающее корпус судна, несколько полых круговых цилиндров-роторов, установленных с возможность вращения вокруг вертикальной оси, электропривод вращения ротора, приспособление для переключения направления вращения ротора, источник электрического тока - аккумулятор, электропривод вращения гребного винта судна, отличающееся тем, что корпус судна снабжен несколькими поперечными сквозными каналами, в которых установлены роторы, так что продольные оси роторов совпадают с продольной осью судна, а поперечные оси роторов смещены от поперечных осей сквозных каналов на величину, равную половине диаметра ротора, причем окно между боковой стенкой сквозной камеры и ротором со стороны носа меньше, чем окно со стороны кормы судна. Поперечный сквозной канал в сечении имеет прямоугольную форму, высота которого больше его ширины.

Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно, поясняется чертежами: на фиг.1 показано устройство, план; на фиг.2 - вид A - A на фиг.1.

В корпусе судна 1 выполнено несколько поперечных (прямоугольных) сквозных каналов 2, в которых установлены полые круговые цилиндры-роторы 3 с возможность вращения вокруг вертикальной оси 4. При подходном течении V с левого борта судна роторы вращаются в направлении 5. Вращение роторов производится от электроприводов 6. В составе устройства имеется приспособление 7 для изменения направления вращения ротора против часовой стрелки в том случае, когда подходной поток подходит с правого борта судна. Роторы установлены так, что их продольные оси 8 совпадают с продольной осью 9 судна, а их поперечные оси 10 смещены от поперечных осей 11 сквозных каналов на величину, равную половине диаметра ротора, причем окно 12 между боковой стенкой сквозной камеры и ротором со стороны носа 13 меньше, чем окно 14 со стороны кормы 15 судна. Зазор между основаниями роторов и верхней и нижней стенками сквозных каналов минимален. В состав устройства входит источник электрического тока - аккумулятор 16, электропривод 17 вращения гребного винта 18 судна. Это оборудование необходимо для вращения роторов и маневров судна при отсутствии морских течений. Принятые обозначения: V - направление подходной скорости морского течения; F - направление подъемной силы, которая движет судно вперед.

Работает устройство следующим образом. Судно в море размещают так, чтобы направление морского течения V приходилось по борту судна. Если течение V с левого борта, то направление вращения роторов 3 от электроприводов 6 производится по часовой стрелке 5, если с правого, то приспособление 7 меняет направление вращения на направление против часовой стрелки. Роторы 3 обтекаются морским течением с циркуляцией, циркуляция потока образуется за счет вращения ротора 3 с небольшой скоростью. Распределение давления потока по боковой поверхности ротора 3 неравномерное. В области окна 12 давление отрицательное, это достигается за счет вращения ротора, совпадающего с направлением течения потока, и за счет больших скоростей течения потока в окне 12, площадь поперечного сечения которого меньше, чем площадь поперечного сечения окна 14. В области окна 14 имеет место положительное давление. В результате такого распределения давлений образуется подъемная сила F, направление которой совпадает с направлением продольной оси 9 судна. Эта сила F продвигает судно вперед. При размещении нескольких роторов по оси 9 силы F суммируются. При отсутствии морского течения судно перемещается (маневрирует) при помощи гребного винта 18, вращение которого производится от электропривода 17 с источником питания 16, который также используется для вращения роторов 3.

Внедрение устройства позволит использовать энергию морских течений для движения судна. Простота устройства и доступность технического осмотра его элементов позволит эксплуатировать его при минимальных затратах электрической энергии.

1. Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно, включающее корпус судна, несколько полых круговых цилиндров - роторов, установленных с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, электропривод вращения ротора, приспособление для переключения направление вращения ротора, источник электрического тока - аккумулятор, электропривод вращения гребного винта судна, отличающееся тем, что корпус судна снабжен несколькими поперечными сквозными каналами, в которых установлены роторы так, что продольные оси роторов совпадают с продольной осью судна, а поперечные оси роторов смещены от поперечных осей сквозных каналов на величину, равную половине диаметра ротора, причем окно между боковой стенкой сквозной камеры и ротором со стороны носа меньше, чем окно со стороны кормы судна.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поперечный сквозной канал в сечении имеет прямоугольную форму, высота которого больше его ширины.