RU2261360C2

RU2261360C2 - Hydrodynamic device for utilizing power of coriolis flow

Info

Publication number: RU2261360C2
Application number: RU2003119427/06A
Authority: RU
Inventors: Е.А. Бурмистров (RU); Е.А. Бурмистров
Original assignee: Бурмистров Евгений Александрович
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2003-07-01
Publication date: 2005-09-27
Also published as: RU2003119427A

Abstract

FIELD: machines or engines for liquids.

SUBSTANCE: device comprises converter for converting flow power into kinetic energy of rotation and hydraulic turbines connected in series. The hydraulic turbine is made of hollow load-bearing shaft-cylinder with conical deflectors on the bases. The semi-cylindrical blades are secured to the shaft-cylinder along the generatrix of the cylinder or at an angle to the generatrix. The load-bearing shaft-cylinder is inscribed into the inner ends of the semi-cylindrical blades, and their outer ends tightened by means of rings define multi-blade cylinder provided with variable buoyancy that is controlled by ballast in the hollow section of the shaft-cylinder. The hydraulic turbine can be submerged into water completely or partially and interposed between the bearings and connected with the actuating mechanism through flexible links, clutches, and gearings. The actuating mechanism comprise one or several massive inertia flywheels made of disk or drum or cylinder connected through clutches and gears with the consumer.

EFFECT: enhanced efficiency.

3 cl, 9 dwg

Description

Устройство относится к области малой гидроэнергетике, а более конкретно к устройствам для преобразования энергии кориолисова потока воды и энергии волн.The device relates to the field of small hydropower, and more specifically to devices for converting the energy of the Coriolis stream of water and wave energy.

Известно устройство для использования энергии волн, содержащее опору и преобразователь энергии воды, выполненный в виде нескольких лопастных гидротурбин, соединенных в гирлянду (см. патент США №4333311, МПК F 03 В 13/12, 08.06.1982).A device for using wave energy containing a support and a water energy converter, made in the form of several blade hydraulic turbines connected in a garland (see US patent No. 4333311, IPC F 03 13/12, 06/08/1982).

Однако данное устройство позволяет использовать только энергию ветровых волн.However, this device allows you to use only the energy of wind waves.

Наиболее близким аналогом является устройство для использования энергии водяного потока, содержащее опору и преобразователь энергии, выполненный в виде полого цилиндра с лопатками (см. патент Великобритании №2302142 А, МПК F 03 В 3/14, 08.01.1997).The closest analogue is a device for using the energy of a water stream containing a support and an energy converter made in the form of a hollow cylinder with blades (see UK patent No. 2302142 A, IPC F 03 B 3/14, 01/08/1997).

Однако данное устройство позволяет обеспечить только энергию водяного потока.However, this device allows you to provide only the energy of the water stream.

Задачей изобретения является возможность эффективно использовать энергию водных потоков на любой глубине и энергию волн.The objective of the invention is the ability to effectively use the energy of water flows at any depth and wave energy.

Указанный технический результат достигается за счет того, что гидродинамическое устройство (ГДУ) для использования энергии водяного потока содержит преобразователь энергии, непосредственно преобразующий энергию поступательного движения водяного потока в кинетическую энергию вращения и состоящий из одной или нескольких, последовательно соединенных в гирлянду гидротурбин, каждая из которых выполнена в виде полого несущего вала-цилиндра с конусными обтекателями на основаниях, к которому прикреплены по образующей вала-цилиндра или под некоторым углом к ней лопасти-полуцилиндры таким образом, что несущий вал-цилиндр вписывается во внутренние концы лопастей-полуцилиндров, а их наружные концы, стянутые между собой в нескольких местах по длине гидротурбины узкими кольцами-обручами, образуют многолопастной цилиндр, имеющий переменную плавучесть, регулируемую балластом в полой части вала-цилиндра таким образом, чтобы гидротурбина могла погружаться в воду полностью или всплывать из нее на треть корпуса, который устанавливается между опорами и соединяется одним или обоими концами с помощью валов переменной или фиксированной длины через гибкие (крестовые) соединения, муфты и системы передач с системами исполнительных механизмов, размещенными на опорах или берегах; системы исполнительных механизмов служат для обеспечения передачи энергии от преобразователя энергии к потребителю и состоят из одного или нескольких, последовательно соединенных через муфты и системы передач, массивных инерционных маховиков, раскручиваемых преобразователем энергии или их совокупностью и выполненных в виде диска, или барабана, или цилиндра, соединенных муфтами и системами передач с потребителем энергии вращения. Система исполнительных механизмов может быть расположена на неподвижной опоре и соединена через сумматоры, передачи и муфты с несколькими нитями преобразователей энергии, радиально расходящимися от опоры, вторые концы которых заведены на точечные опоры или плоты, поставленные на якоря. Также система исполнительных механизмов может быть расположена на плавсредстве, поставленном на якоря и выполненном в виде круглого объекта с полусферической надводной частью и подводным стабилизатором положения цилиндрической формы, имеющим многоуровневую конструкцию, на одном из которых находятся несколько автономных входов для соединения системы исполнительных механизмов с преобразователями энергии, вторые концы которых заведены на точечные опоры или плоты, поставленные на якоря.The specified technical result is achieved due to the fact that the hydrodynamic device (GDU) for using the energy of the water stream contains an energy converter that directly converts the energy of the translational motion of the water stream into kinetic energy of rotation and consists of one or more series-connected in a garland of hydraulic turbines, each of which made in the form of a hollow bearing shaft-cylinder with conical fairings on the bases, to which are attached along the generatrix of the shaft-cylinder or at some angle to it, the half-cylinder blades in such a way that the bearing shaft-cylinder fits into the inner ends of the half-cylinder blades, and their outer ends, pulled together in several places along the length of the turbine by narrow hoop rings, form a multi-vane cylinder with variable buoyancy, adjustable by ballast in the hollow part of the shaft-cylinder so that the turbine can immerse completely in water or float out of it onto a third of the casing, which is installed between the supports and connected by one or both ends of shafts via a variable or fixed length via flexible (Crosspoint) connections, couplings, transmission system actuators systems placed on supports or banks; actuator systems are used to ensure the transfer of energy from the energy converter to the consumer and consist of one or more, connected in series through couplings and transmission systems, massive inertial flywheels, spun by the energy converter or their combination and made in the form of a disk, or a drum, or a cylinder, connected by couplings and transmission systems to a rotational energy consumer. The system of actuators can be located on a fixed support and connected through adders, transmissions and couplings to several threads of energy converters radially diverging from the support, the second ends of which are connected to point supports or rafts anchored. Also, the system of actuators can be located on a boat anchored and made in the form of a round object with a hemispherical above-water part and an underwater stabilizer of cylindrical shape, having a multi-level design, on one of which there are several autonomous inputs for connecting the actuator system to energy converters , the second ends of which are placed on point supports or rafts, anchored.

Изобретение поясняется графическим материалом.The invention is illustrated by graphic material.

На фиг.1 изображен общий вид преобразователя энергии; на фиг.2 представлено поперечное сечение преобразователя энергии; на фиг.3 изображены варианты пространственного расположения преобразователей энергии; на фиг.4 показана связь системы исполнительных механизмов с преобразователями энергии в зонах прилива и отлива; на фиг.5 изображен вид сверху на мобильный ГДУ; на фиг.6 изображен вид сбоку на мобильный ГДУ; на фиг.7 показан агрегатный отсек мобильного ГДУ; на фиг.8 представлен энергетический отсек мобильного ГДУ; на фиг.9 изображено построение энергокомплекса мобильного ГДУ.Figure 1 shows a General view of the energy Converter; figure 2 presents the cross section of the energy Converter; figure 3 shows options for the spatial arrangement of energy converters; figure 4 shows the relationship of the actuator system with energy converters in the tidal zones; figure 5 shows a top view of a mobile GDU; figure 6 shows a side view of a mobile GDU; figure 7 shows the aggregate compartment of the mobile GDU; on Fig presents the energy compartment of the mobile GDU; figure 9 shows the construction of the energy complex mobile GDU.

Гидродинамическое устройство для использования энергии водяного потока содержит преобразователь энергии (фиг.1, 2), непосредственно преобразующий энергию поступательного движения водяного потока в кинетическую энергию вращения и состоящий из одной или нескольких, последовательно соединенных в гирлянду 9 (фиг.3) гидротурбин 6 (фиг.3), каждая из которых выполнена в виде полого несущего вала-цилиндра 3 (фиг.1, 2) с конусными обтекателями 2 (фиг.1) на основаниях, к которому прикреплены по образующей вала-цилиндра 3 или под некоторым углом к ней лопасти-полуцилиндры 5 (фиг.1, 2) таким образом, что несущий вал-цилиндр 3 вписывается во внутренние концы лопастей-полуцилиндров 5, а их наружные концы, стянутые между собой в нескольких местах по длине гидротурбины 6 узкими кольцами-обручами 4 (фиг.1, 2), образуют многолопастной цилиндр, имеющий переменную плавучесть, регулируемую балластом в полой части вала-цилиндра 3 таким образом, чтобы гидротурбина 6 могла погружаться в воду полностью или всплывать из нее на треть корпуса, который устанавливается между опорами 7 (фиг.3) и соединяется одним или обоими концами с помощью вала 18 переменной или фиксированной длины (фиг.4) через гибкие (крестовые) соединения 21 (фиг.4), муфты 15, 19 и узлы системы передач 16, 17 (фиг.4) с системами исполнительных механизмов, 8 (фиг.3), размещенными на опорах 7 (фиг.3) или берегах; системы исполнительных механизмов 8 служат для обеспечения передачи энергии от гидротурбины 6 (фиг.7) к потребителю 34 (фиг.9) и состоят из одного или нескольких, последовательно соединенных через муфты 15, 19 (фиг.7-9) и системы передач 32, 35, (фиг.8, 9) массивных инерционных маховиков 14 (фиг.4, 7-9), раскручиваемых преобразователем энергии или их совокупностью и выполненных в виде диска, или барабана, или цилиндра, соединенных муфтами 15, 19 (фиг.9) и системами передач 35 (фиг.9) с потребителем энергии вращения 34 (фиг.9). Система исполнительных механизмов 8 может быть расположена на неподвижной опоре 7 и соединена через сумматоры 28, передачи и муфты 15, 19 с несколькими гирляндами 9 (нитями) преобразователей энергии, расходящимися радиально от опоры 7, вторые концы которых заведены на точечные опоры 10 или плоты 11, поставленные на якоря 23. Также система исполнительных механизмов 8 может быть расположена на плавсредстве 22, поставленном на якоря 23 и выполненном в виде круглого объекта с полусферической надводной частью и подводным стабилизатором положения 25 цилиндрической формы, имеющим многоуровневую конструкцию, на одном из которых находятся несколько автономных входов для соединения системы исполнительных механизмов 8 с преобразователями энергии, вторые концы которых заведены на точечные опоры 10 или плоты 11, поставленные на якоря 23.The hydrodynamic device for using the energy of the water flow comprises an energy converter (FIGS. 1, 2), which directly converts the energy of the translational motion of the water flow into kinetic energy of rotation and consists of one or more series-connected garland 9 (FIG. 3) of turbines 6 (FIG. .3), each of which is made in the form of a hollow bearing shaft-cylinder 3 (Fig. 1, 2) with conical fairings 2 (Fig. 1) on the bases to which are attached along the generatrix of the shaft-cylinder 3 or at some angle to it lopas and half-cylinders 5 (Fig. 1, 2) so that the bearing shaft-cylinder 3 fits into the inner ends of the blades-half-cylinders 5, and their outer ends, pulled together in several places along the length of the turbine 6 with narrow hoop rings 4 ( 1, 2), form a multi-vane cylinder having a variable buoyancy, adjustable by ballast in the hollow part of the shaft-cylinder 3 so that the turbine 6 can completely immerse in water or float out of it onto a third of the casing, which is installed between the supports 7 (Fig. .3) and connects one or wallpaper and ends using a shaft 18 of variable or fixed length (Fig. 4) through flexible (cross) connections 21 (Fig. 4), couplings 15, 19 and nodes of the transmission system 16, 17 (Fig. 4) with actuator systems, 8 (figure 3) placed on the supports 7 (figure 3) or the banks; actuator systems 8 are used to provide energy transfer from a hydraulic turbine 6 (Fig. 7) to a consumer 34 (Fig. 9) and consist of one or more connected in series through couplings 15, 19 (Figs. 7-9) and a transmission system 32 35, (Figs. 8, 9) of massive inertial flywheels 14 (Figs. 4, 7-9), spun by an energy converter or their combination and made in the form of a disk, or a drum, or a cylinder connected by couplings 15, 19 (Fig. 9) and transmission systems 35 (FIG. 9) with a rotational energy consumer 34 (FIG. 9). The system of actuators 8 can be located on a fixed support 7 and connected through adders 28, transmissions and couplings 15, 19 with several garlands 9 (threads) of energy converters diverging radially from the support 7, the second ends of which are connected to the point supports 10 or rafts 11 anchored 23. Also, the system of actuators 8 can be located on the ship 22, anchored 23 and made in the form of a round object with a hemispherical surface part and underwater stabilizer 25 in the form of a jet, having a multi-level design, on one of which there are several autonomous inputs for connecting the system of actuators 8 with energy converters, the second ends of which are connected to point supports 10 or rafts 11, anchored 23.

Газодинамическое устройство работает следующим образом.The gas-dynamic device operates as follows.

На гидротурбину 6, находящуюся на треть корпуса (цилиндра, образованного лопастями) на поверхности воды, действуют две силы (фиг.2): сила водного потока и сила давления волны 1, создающие однонаправленные моменты вращения гидротурбины 6. Поток постоянно действует на лопасти 5, расположенные внизу, ниже подошвы волны, а волны - на остальные лопасти 5. В момент подъема волна 1 давит на вогнутые поверхности лопастей 5 с одной стороны гидротурбины 6 и обтекает выпуклые - с другой. В результате разности сопротивлений возникает момент вращения, однонаправленный с моментом от потока. При спаде волны 1 ее функции по сторонам гидротурбины 6 меняются на обратные, сохраняя однонаправленность вращения. Направление вращения гидротурбины 6 также не изменится, если поток будет действовать с прямо противоположной стороны. Следовательно, гидротурбина 6 может эффективно работать не только на однонаправленных течениях рек, но и на течениях прилива и отлива, не меняя направления вращения. Причем КПД турбины 6 будет намного выше, если гидротурбину 6 погрузить в поток полностью. Тогда в работе будут участвовать не только нижние лопасти 5, когда гидротурбина 6 находилась на поверхности, но и боковые. То есть, примерно половина лопастей 5 гидротурбины 6. При этом вращение будет осуществляться с минимальным торможением со стороны второй половины лопастей 5, не участвующих в работе. Однако гидротурбины 6 в данном случае следует погружать ниже уровня отлива и ниже подошвы волны при сильном волнении во время отлива. Тогда будет обеспечена надежная работа верхней половины гидротурбины 6 при отливе в любую погоду. На реках глубинное положение гидротурбин 6 сохранит их работоспособность в зимнее время, во время ледостава и не будет препятствовать судоходству при свободной воде.Two forces act on a hydraulic turbine 6, located on a third of the casing (a cylinder formed by blades) on the water surface (Fig. 2): the water flow force and the pressure force of wave 1, which create unidirectional moments of rotation of the hydraulic turbine 6. The flow constantly acts on the blades 5, located below, below the bottom of the wave, and the waves - on the remaining blades 5. At the time of the rise, wave 1 presses on the concave surfaces of the blades 5 on one side of the turbine 6 and flows around the convex on the other. As a result of the difference in resistances, a rotation moment arises that is unidirectional with the moment from the flow. With the decline of wave 1, its functions on the sides of the hydraulic turbine 6 change to the opposite, maintaining unidirectional rotation. The direction of rotation of the hydraulic turbine 6 will also not change if the flow acts from the directly opposite side. Therefore, the turbine 6 can effectively work not only on unidirectional river flows, but also on the ebb and flow, without changing the direction of rotation. Moreover, the efficiency of the turbine 6 will be much higher if the turbine 6 is immersed in the stream completely. Then, not only the lower blades 5 will participate in the work, when the hydraulic turbine 6 was on the surface, but also the side ones. That is, about half of the blades 5 of the hydraulic turbine 6. In this case, the rotation will be carried out with minimal braking from the second half of the blades 5, not participating in the work. However, the turbines 6 in this case should be submerged below the low tide and below the bottom of the wave with strong waves at low tide. Then will be ensured reliable operation of the upper half of the turbine 6 at low tide in any weather. On the rivers, the deep position of hydroturbines 6 will maintain their performance in winter, during freezing and will not impede navigation in free water.

Чтобы увеличить мощность на валу 3 преобразователя гидротурбины 6 соединяются последовательно гибким (крестовым) соединением 21, образуя (нить) гирлянду 9. Преобразователи в виде (нитей) гирлянд 9 размещают между опорами. Опорами могут быть и берега, и прибрежные сооружения типа: пирсов, платформ, эстакад и др., и морские нефтяные и газовые платформы, и естественные выступы. На опорах размещаются системы исполнительных механизмов 8 (фиг.3), которые передают вращение от преобразователя к потребителю или непосредственно, или через маховики 14 и системы передач. Ясно, что преобразователи энергии имеют нестабильные временные и скоростные характеристики. Поэтому их можно нагружать на механизмы и машины непосредственно, если они имеют такие же параметры. Например, насосы, землечерпалки и др. Использование же преобразователей энергии в качестве привода для низкооборотных электрогенераторов со стабильными скоростными характеристиками вращения требует введения в систему исполнительных механизмов дополнительных устройств, решающих скоростную и временную проблемы, например маховиков 14. Маховики 14 являются не только накопителями энергии вращения, отдаваемой ими потребителю 34 во время остановки преобразователя энергии, но и выполняют роль стабилизатора скорости вращения потребителя 34, сглаживая скачки скоростных параметров преобразователя энергии.To increase the power on the shaft 3 of the Converter turbine 6 are connected in series with a flexible (cross) connection 21, forming a (string) garland 9. Converters in the form of (threads) of garlands 9 are placed between the supports. The supports can be both coasts and coastal structures such as: piers, platforms, overpasses, etc., and offshore oil and gas platforms, and natural ledges. On the supports are placed systems of actuators 8 (Fig. 3), which transmit rotation from the converter to the consumer either directly or via flywheels 14 and transmission systems. It is clear that energy converters have unstable time and speed characteristics. Therefore, they can be loaded onto mechanisms and machines directly if they have the same parameters. For example, pumps, excavators, etc. The use of energy converters as a drive for low-speed electric generators with stable high-speed rotation characteristics requires the introduction of additional devices that solve high-speed and temporary problems, such as flywheels 14. Flywheels 14 are not only storage energy for rotation that they give to the consumer 34 during the stop of the energy converter, but also act as a stabilizer for the rotation speed of the consumer 34, s lazhivaya racing speed parameters of the energy converter.

Для использования энергии поверхностных ветровых течений и волн (нити) гирлянды 9 преобразователей энергии могут располагаться радиально расходящимися от опоры 7 (фиг.3) с находящимися на ней системами исполнительных механизмов 8 (фиг.3). Такую опору назовем «активной». Вторые концы преобразователей энергии крепятся на точечных опорах 10 (фиг.3) или плотах 11 (фиг.3), поставленных на якоря 35, где нет систем исполнительных механизмов 8. Такие опоры назовем «пассивными». В связи с непостоянством направлений и скоростей дрейфовых течений не все преобразователи энергии будут работать эффективно. Однако конструктивные особенности гидротурбины 6, приводящие в динамике к асимметрии давлений на ее сторонах и однонаправленности вращения независимо от направлений потока, гарантируют положительный суммарный результат энергоотдачи в разветвленной сети преобразователей энергии, нагруженных через управляемые 15 (фиг.7-9) и обгонные 19 (фиг.7-9) муфты и сумматор (дифференциал) 28 (фиг.7, 8) на один общий вал (фиг.8) системы исполнительных механизмов 8 (фиг.8, 9).To use the energy of surface wind currents and waves (filaments), the garlands 9 of energy converters can be arranged radially diverging from the support 7 (Fig. 3) with the actuator systems 8 located on it (Fig. 3). We call such a support "active." The second ends of the energy converters are mounted on point supports 10 (FIG. 3) or rafts 11 (FIG. 3), anchored 35, where there are no actuator systems 8. We call such supports “passive”. Due to the inconsistency of the directions and velocities of drift currents, not all energy converters will work efficiently. However, the design features of the hydraulic turbine 6, leading in dynamics to asymmetric pressures on its sides and unidirectional rotation regardless of flow directions, guarantee a positive total energy transfer result in an extensive network of energy converters loaded through controlled 15 (Figs. 7-9) and overtaking 19 (Figs. .7-9) the clutch and the adder (differential) 28 (Fig.7, 8) on one common shaft (Fig.8) of the actuator system 8 (Fig.8, 9).

Системы исполнительных механизмов, размещенные на неподвижных опорах 7, соединяются с преобразователями энергии, находящимися в воде, с помощью устройств, выполненных в виде ферм, опущенных с опоры 7 до уровня нахождения преобразователя энергии. В зонах с меняющимся уровнем воды применяют устройство с телескопическими соединениями, позволяющими изменять длину валов 18, показанное на фиг.4. На платформе 12 (фиг.4) в машинном зале 13 (фиг.4) размещается система исполнительных механизмов 8, состоящая из маховиков 14, соединенных между собой через управляемые муфты 15. Связь с преобразователем энергии осуществляется через телескопический столб, на концах которого размещены узлы с системами передач 16, 17, связанные между собой четырьмя телескопическими валами 18. Их количество может быть разное в зависимости от колебаний уровня воды. Все валы 18, кроме крайних, имеют сцепления, позволяющие телескопически соединяться друг с другом. Крайние валы 18 соединяются с одной стороны с маховиками 14 через узел системы передач 17, управляемую 15 и обгонную 19 муфты, а с другой - с преобразователем энергии, через узел системы передач 16, управляемую муфту 15 и крестовое соединение 21. Гидросистема 20, задействующая телескопический столб, использует энергию вращения или маховика 14, или преобразователя при соответствующих подключениях управляемых муфт 15. На втором конце преобразователя энергии должно быть аналогичное телескопическое соединение, работающее синхронно с первым и выходящее на систему исполнительных механизмов 8, если опора «активная», или замыкающаяся на гидросистему 20 на «пассивной» опоре. Управляя муфтами 15 гидросистем 20 на обоих концах преобразователя энергии, плавно или дискретно осуществляют подъем и опускание всей гирлянды 9 преобразователей энергии, отслеживая уровень воды.The system of actuators located on the fixed supports 7 are connected to energy converters located in the water, using devices made in the form of trusses, lowered from the support 7 to the level of the energy converter. In areas with a changing water level, a device with telescopic joints is used to change the length of the shafts 18, shown in FIG. On the platform 12 (Fig. 4) in the engine room 13 (Fig. 4), a system of actuators 8 is arranged, consisting of flywheels 14 interconnected via controlled couplings 15. Communication with the energy converter is carried out through a telescopic pole at the ends of which nodes are located with transmission systems 16, 17, interconnected by four telescopic shafts 18. Their number may be different depending on fluctuations in water level. All shafts 18, except the extreme ones, have clutches that allow telescopic connection with each other. The extreme shafts 18 are connected on the one hand to the flywheels 14 through the transmission system assembly 17, controlled 15 and bypass coupling 19, and on the other, through the energy converter, through the transmission system assembly 16, the controlled coupling 15 and the cross connection 21. The hydraulic system 20, which uses telescopic the pole uses rotational energy of either the flywheel 14 or the transducer with the appropriate connections of the controlled couplings 15. At the second end of the energy transducer there should be a similar telescopic connection operating synchronously with the first and exiting on the system of actuators 8, if the support is "active", or locked to the hydraulic system 20 on a "passive" support. By controlling the couplings 15 of the hydraulic systems 20 at both ends of the energy converter, they smoothly or discretely raise and lower the entire string of 9 energy converters, monitoring the water level.

С помощью таких же устройств с телескопическими соединениями производят стыковку исполнительных механизмов 8 с глубинными преобразователями энергии. Они необходимы для постановки преобразователей энергии на нужную глубину и их подъема на поверхность в целях профилактики, ремонта и замены гидротурбин 1 или всей гирлянды 9. В зонах с постоянным уровнем воды связь преобразователя энергии с системой исполнительных механизмов 8 осуществляется через устройства, выполненные в виде ферм, опущенных с опоры 7 до преобразователя, на концах которых размещены узлы систем передачи 16, 17, соединенные валами 18.Using the same devices with telescopic joints, the actuators 8 are docked with deep energy converters. They are necessary for setting the energy converters to the desired depth and lifting them to the surface in order to prevent, repair and replace hydroturbines 1 or the entire garland 9. In areas with a constant water level, the energy converter is connected to the actuator system 8 through devices made in the form of trusses , lowered from the support 7 to the Converter, at the ends of which the nodes of the transmission systems 16, 17 are connected, connected by shafts 18.

Наряду со стационарными ГДУ с системами исполнительных механизмов 8, размещенными на неподвижных опорах 7, реальную возможность существования имеют мобильные гидродинамические устройства, построенные по тому же принципу, что и стационарные. Их отличие от стационарного ГДУ заключается в том, что вместо неподвижной стационарной опоры 7 и периферийных точечных опор 10 используется маточное плавсредство 22 (фиг.5, 6) с плотами 11 вокруг него, поставленными на якоря 23. Преобразователи энергии 6, располагаясь вокруг маточного плавсредства 22 радиально расходящимися от него (нитями) гирляндами 9, соединяются с бортом через автономные валы, нагружаются каждый на свою систему исполнительных механизмов 8 и имеют выход на сумматор 28 (дифференциал), и далее - на общую систему исполнительных механизмов 8. На фиг.7-9 показаны схемы построения систем исполнительных механизмов 8. На одном из уровней плавсредства размещается агрегатный отсек 26 (фиг.7) с четырьмя агрегатами 27 (их может быть и больше) и сумматором 28. Каждый агрегат 27 имеет маховик 14, соединенный с гидротурбинами 6 и сумматором 28 через управляемые 15 и обгонные 19 муфты. С сумматора 28 агрегатного отсека вращение передается на общий вал с центральным маховиком 29 (фиг.8) и дифференциал 28 в следующем энергетическом отсеке 31. С дифференциалом связаны энергокомплексы, содержащие маховики 14 (фиг.9) и нагруженные на них низкооборотные (электрогенераторы) потребители 34. Соединения маховиков 14 с дифференциалом 28 и с электрогенераторами осуществляется через управляемые 15 и обгонные 19 муфты и системы передач 32, 35 с изменяющимся коэффициентом передачи.Along with stationary GDUs with actuator systems 8 located on fixed supports 7, mobile hydrodynamic devices built on the same principle as stationary have a real possibility of existence. Their difference from the stationary GDU is that instead of the stationary stationary support 7 and peripheral point supports 10, a uterine craft 22 (FIGS. 5, 6) with rafts 11 around it, anchored 23 is used. Energy converters 6, located around the uterine craft 22 garlands 9 radially diverging from it (strands), are connected to the board through autonomous shafts, are each loaded on their own system of actuators 8 and have access to the adder 28 (differential), and then to the common system of actuating mechs isms 8. In Figs. 7-9, diagrams of constructing systems of actuators are shown 8. At one of the levels of the watercraft there is an aggregate compartment 26 (Fig. 7) with four units 27 (there may be more) and an adder 28. Each unit 27 has a flywheel 14 connected to hydraulic turbines 6 and the adder 28 through controlled 15 and overtaking 19 couplings. From the adder 28 of the aggregate compartment, the rotation is transmitted to a common shaft with a central flywheel 29 (Fig. 8) and a differential 28 in the next energy compartment 31. Energy complexes containing flywheels 14 (Fig. 9) and low-speed consumers (electric generators) loaded on them are connected to the differential 34. The connection of the flywheels 14 with the differential 28 and with the electric generators is carried out through the controlled 15 and overtaking 19 couplings and transmission systems 32, 35 with a variable gear ratio.

Маточное плавсредство 22 представляет собой громадных размеров поплавок с надводной полусферой (фиг.6) и подводным цилиндрическим стабилизатором положения 25. Внутри плавсредства должны быть уровни для размещения всех технических средств и жизнеобеспечения персонала. Маточное плавсредство 22 с системами исполнительных механизмов 8 внутри него и гирляндами 9 преобразователей энергии с плотами 11 на борту снаружи него, закрепленными по-походному, выводится в море на постоянную или временную (сезонную) якорную стоянку. Гирлянды 9 преобразователей энергии с плотами 11 переводятся из походного положения в рабочее и ГДУ начинает функционировать.Uterine craft 22 is a huge float with a surface hemisphere (Fig.6) and an underwater cylindrical position stabilizer 25. Inside the craft there should be levels to accommodate all the technical equipment and life support of the personnel. Uterine craft 22 with actuator systems 8 inside it and garlands 9 of energy converters with rafts 11 on board outside it, fixed in a marching way, is launched into the sea for permanent or temporary (seasonal) anchorage. Garlands of 9 energy converters with rafts 11 are transferred from the traveling position to the working one and the GDU begins to function.

Предлагаемое ГДУ эффективно использует как энергию волн, так и энергию водных потоков на любой глубине. Такая способность ГДУ технически реализуется применением гидротурбин 6 с лопастями 5, выполненными в виде полуцилиндров, позволяя увеличить не только полезную площадь лопастей 5, но и количество лопастей 5, вовлекаемых одновременно в силовой процесс. Количество лопастей 5 в гидротурбине 6 и длина дуги лопасти 5 (диаметра полуцилиндра) могут быть разными. Однако, как видно из фиг.2, с их увеличением расстояние между лопастями 5 у наружных концов сужается (а'-в' на фиг.2). Для гидротурбин 6 с небольшим числом лопастей 5 и небольшой скоростью вращения эти сужения основных помех не создадут. У многолопастных и высокооборотных гидротурбин 6 периферийные сужения существенно затруднят свободную циркуляцию воды. Поэтому длину дуги лопастей 5 в этом случае берут такую, чтобы расстояние между наружными концами лопастей 5 и выпуклыми поверхностями соседних лопастей 5 было наибольшим (а-в, фиг.2).The proposed GDU effectively uses both wave energy and the energy of water flows at any depth. This ability of the GDU is technically realized by the use of hydraulic turbines 6 with blades 5 made in the form of half cylinders, allowing to increase not only the useful area of the blades 5, but also the number of blades 5 involved simultaneously in the power process. The number of blades 5 in the turbine 6 and the length of the arc of the blade 5 (half-cylinder diameter) can be different. However, as can be seen from figure 2, with their increase, the distance between the blades 5 at the outer ends narrows (a'-b 'in figure 2). For hydraulic turbines 6 with a small number of blades 5 and a low speed of rotation, these narrowing of the main interference will not create. In multi-vane and high-speed hydroturbines 6, peripheral contractions will significantly impede the free circulation of water. Therefore, the length of the arc of the blades 5 in this case is taken such that the distance between the outer ends of the blades 5 and the convex surfaces of the adjacent blades 5 is the largest (a-c, FIG. 2).

Мобильные ГДУ могут устанавливаться на всех морях и океанах Северного и Южного полушарий, начиная от 20° широт и выше, где проявляется влияние силы Кориолиса. Наиболее перспективны в применении этих ГДУ районы с частыми циклонами: Охотское, Японское, Берингово, Балтийское, Баренцево, Северное и др. моря.Mobile GDU can be installed on all seas and oceans of the Northern and Southern hemispheres, starting from 20 ° latitudes and above, where the influence of the Coriolis force is manifested. Regions with frequent cyclones are the most promising in the application of these GDUs: the Sea of Okhotsk, Japan, Bering, Baltic, Barents, North and other seas.

Стационарные ГДУ «Буревал» выгодно применять в зонах с приливами, а также на реках, имеющих скорость течения более 0,2 м/с. По существу все восточное и часть северного побережий России находятся в зоне возможного применения этих ГДУ. Можно с уверенностью констатировать, что стационарные ГДУ будут эффективно функционировать на всех крупных реках Дальнего Востока, Сибири и Европы независимо от климатических условий.Stationary GDU "Bureval" is advantageous to use in areas with tides, as well as on rivers with a flow velocity of more than 0.2 m / s. In essence, all of the eastern and part of the northern coasts of Russia are in the zone of possible use of these GDUs. It can be stated with confidence that stationary GDUs will function effectively on all large rivers of the Far East, Siberia and Europe, regardless of climatic conditions.

Claims

1. A hydrodynamic device for using the energy of a water stream, comprising an energy converter that directly converts the energy of the translational motion of the water stream into kinetic energy of rotation and consisting of one or more consecutively connected hydraulic turbines in a garland, each of which is made in the form of a hollow carrier shaft-cone fairings on the bases to which semi-cylindrical blades are attached along the generatrix of the cylinder or at an angle to it so that the bearing shaft is cyl NDR fits into the inner ends of the half-cylinder vanes, and their outer ends, tightened together in several places by narrow hoop rings, form a multi-vane cylinder with variable buoyancy, regulated by ballast in the hollow part of the cylinder-shaft so that the turbine can immerse in water completely or to emerge from it onto a third of the housing, which is installed between the supports and connected by one or both ends using shafts of variable or fixed length through flexible couplings, couplings and systems gears with actuator systems placed on supports; actuator systems are used to provide energy transfer from the energy converter to the consumer and consist of one or more series-connected via couplings and transmission systems, massive inertial flywheels, spun by the energy converter or their combination and made in the form of a disk, or a drum, or a cylinder, connected clutches and transmission systems with the consumer.

2. The hydrodynamic device according to claim 1, characterized in that the system of actuators is located on a fixed support and connected through adders, gears and couplings to several threads of energy converters radially diverging from the support, the second ends of which are connected to point supports or rafts, delivered anchored.

3. The hydrodynamic device according to claim 1, characterized in that the actuator system is located on a watercraft anchored and made in the form of a round object with a hemispherical surface part and an underwater stabilizer of cylindrical shape having a multi-level design, on one of which there are several autonomous inputs for connecting the system of actuators with energy converters, the second ends of which are connected to point supports or rafts, anchored.