способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления
Классы МПК: | F03D5/06 с рабочими органами, совершающими колебательное движение, но не вращающимися |
Автор(ы): | Бакай В.И. |
Патентообладатель(и): | Бакай Владимир Иванович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1995-11-01 публикация патента:
10.11.1999 |
Изобретение относится к нетрадиционной энергетике, в частности может быть использовано как источник электрической, тепловой и механической энергии в гидро- и ветроустановках. Технический результат, заключающийся в значительном повышении эффективности преобразования кинетической энергии текучей среды в другие виды энергии за счет использования оптимального закона движения крыла с углами атаки выше "критических", достигается в способе тем, что в текучую среду помещают крыло, которое устанавливают под углом атаки к направлению движения потока текучей среды, в результате чего крыло под действием гидродинамических сил, действующих на него, получает механическое перемещение в направлении поперек направлению движения потока текучей среды, а для изменения направления перемещения крыла установленный угол атаки крыла изменяют на противоположный, при поступательном перемещении крыла установленный угол атаки выдерживают постоянным, путем изменения угла между хордой крыла и направлением движения потока текучей среды, а в установке достигается тем, что она содержит неподвижную опору, подвижно связанную с балкой, на которой шарнирно закреплено по меньшей мере одно крыло, снабженное устройством установки угла атаки, выполненным в виде крыловидного элемента, снабженного собственным приводом для управления его угловым положением относительно крыла, причем балка связана с преобразователем возвратно-поступательного перемещения крыла в другие виды энергии, ось шарнирного соединения, связывающего балку и крыло, расположена на расстоянии примерно от 0 до 1/3 хорды крыла, а сам крыловидный элемент расположен вне области обтекания крыла потоком текучей среды. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7
Формула изобретения
1. Способ преобразования кинематической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла, заключающийся в том, что в текучую среду помещают крыло, которое устанавливают под углом атаки к направлению движения потока текучей среды, в результате чего крыло под действием гидродинамических сил, действующих на него, получает механическое перемещение в направлении поперек направления движения потока текучей среды, а для изменения направления перемещения крыла установленный угол атаки крыла изменяют на противоположный, отличающийся тем, что при поступательном перемещении крыла установленный угол атаки выдерживают постоянным путем изменения угла между хордой крыла и направлением движения потока текучей среды. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при достижении оптимального отношения скорости перемещения крыла к скорости движения потока текучей среды угол между хордой крыла и направлением движения этого потока выдерживают постоянным. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в крайних положениях перед осуществлением возвратного перемещения крыла, скорость его перемещения замедляют путем превращения кинетической энергии движущегося крыла в потенциальную, затем при возвратном перемещении потенциальную энергию превращают в кинетическую, сообщая ему дополнительное ускорение и уменьшая тем самым время разгона крыла. 4. Установка для преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла, содержащая неподвижную опору, подвижно связанную с балкой, на которой шарнирно закреплено по меньшей мере одно крыло, снабженное устройством установки угла атаки, выполненным в виде крыловидного элемента, снабженного собственным приводом для управления его угловым положением относительно крыла, причем балка связана с преобразователем возвратно-поступательного перемещения крыла в другие виды энергии, отличающаяся тем, что ось шарнирного соединения, связывающего балку и крыло, расположена на расстоянии примерно от 0 до 1/3 хорды крыла, а сам крыловидный элемент расположен вне области обтекания крыла потоком текучей среды. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что крыло снабжено управляемым закрылком, угол отклонения которого относительно крыла по направлению противоположен углу отклонения относительно крыла крыловидного элемента. 6. Установка по п.4, отличающаяся тем, что балка связана с неподвижной опорой посредством шарнирного соединения. 7. Установка по п.4, отличающаяся тем, что на неподвижной опоре жестко закреплены направляющие, в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена балка. 8. Установка по п.4, отличающаяся тем, что на неподвижной опоре в крайних положениях перемещения балки установлены упругие ограничители. 9. Установка по п.4, отличающаяся тем, что привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла выполнен в виде кулачкового механизма, содержащего кулачок, закрепленный на оси шарнирного соединения, связывающего балку с крылом, и связанный тягой с кулисным механизмом, а толкатель взаимодействует с кулачком и, через систему рычагов связанный с крыловидным элементом, установлен в направляющих, закрепленных на крыле. 10. Установка по п.9, отличающаяся тем, что указанный толкатель связан через систему рычагов с закрылком. 11. Установка по п.4, отличающаяся тем, что привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла выполнен в виде механизма, который содержит двуплечий рычаг, закрепленный на оси шарнирного соединения, связывающего балку с крылом, одно плечо его связано тягой с кулисным механизмом, на другом его плече установлен палец, взаимодействующий с переключателем, шарнирно установленным на крыле, который, в свою очередь, связан через систему рычагов с крыловидным элементом. 12. Установка по п.11, отличающаяся тем, что переключатель связан через систему рычагов с закрылком. 13. Установка по пп.9 и 11, отличающаяся тем, что кулисный механизм содержит кулису, шарнирно закрепленную на балке, и ползун, шарнирно установленный на неподвижной опоре. 14. Установка по п.4, отличающаяся тем, что привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла выполнен в виде храпового механизма, который содержит храповое колесо, ось которого совмещена с осью шарнирного соединения крыла с балкой, жестко связанное с самой балкой; собачку, шарнирно установленную на крыле и взаимодействующую с храповым колесом, а также через палец, установленный на ней, с переключателем, шарнирно закрепленным на крыле, и через систему рычагов связанным с крыловидным элементом. 15. Установка по пп.5 и 14, отличающаяся тем, что указанный переключатель связан с закрылком. 16. Установка по п.4, отличающаяся тем, что привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла содержит инерционную массу, установленную на крыловидном элементе и ограничители углового положения крыловидного элемента, установленные на крыле.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области нетрадиционной энергетики, в частности к способам преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и к установкам для его осуществления и может быть использовано как источник электрической, тепловой и механической энергии в гидро- и ветроустановках. Предшествующий уровень техники. В связи с ухудшением экологии Земли и удорожанием энергоносителей, постоянно растущим дефицитом энергоресурсов, приобретает большое значение использование такого возобновляемого источника энергии, как естественное течение равнинных рек, путем создания бесплотинных гидроэнергетических станций, не нарушающих их русла. Скорость течения рек на равнинных участках составляет примерно от 0,2 - 0,4 м/с до 3 м/с. Преимущественно, среднеклиматическая скорость течения составляет около 1 м/с. При таких низких скоростях течения использование традиционных преобразователей кинетической энергии потока воды в механическую - гидротурбин - является неэффективным. Например, для получения 1 кВт энергии при скорости потока 1 м/с необходима гидротурбина диаметром не менее 3,5 м, которая перекрывает примерно 10 кв.м поперечного сечения русла реки. Установка громоздка и дорога. Снижение габаритов гидротурбин возможно при больших скоростях потока, поэтому они и нашли свое применение в напорных и рукавных конструкциях. Широко известны системы и других типов, например, аксиальные, роторные и т. п., однако они также имеют большие габариты и очень дороги. Проблема использования такого возобновляемого источника энергии, как свободный поток текучей среды, состоит в повышении эффективности конструкций преобразующих кинетическую энергию потока в другие виды энергии. Давно известны, например, конструкции ветряных двигателей с винтом, в которых для улучшения их характеристик применяется поворот лопастей для регулирования углов их атаки в процессе его работы. Например, конструкция ветряного двигателя, созданная в 1923 г. проф. Г.Х.Сабининым и реализованная в стабилизаторных ветряках (см. патент СССР N 2496). Однако, при преобразовании кинетической энергии потока текучей среды в механическую с помощью винтов, реализуемые величины углов атаки лопастей этих винтов ограничены срывом потока и не могут быть выше "критических", поэтому практическое применения таких устройств ограничено и в потоках с невысокими скоростями их использование экономически нецелесообразно. Значительно более эффективной конструкцией, преобразующей кинетическую энергию потока в другие виды энергии, является устройство типа "колеблющееся крыло" (см., например, патент США N 4470770). Это устройство позволяет реализовать преимущества нестационарного режима обтекания крыла, а, именно дает возможность использовать углы атаки, превышающие "критические", и потому снимать большую полезную нагрузку с единицы площади рабочего органа (крыла). Известна, например, установка для преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла (см., например, патент США N 4595336). Установка содержит неподвижную опору, на которой подвижно закреплена балка. На балке шарнирно закреплены крылья. На крыльях с помощью шарниров установлены крыловидные элементы. Эти крыловидные элементы снабжены приводом для управления их угловым положением относительно крыла. Этот привод в крайних положениях качания балки с помощью пружины скачком должен изменять угол крыловидных элементов на противоположный. Балка связана с преобразователем возвратно-поступательного перемещения крыла в механическую энергию. В потоке текучей среды угол атаки крыла определяется величиной углового положения крыловидного элемента относительно крыла. На крыле, обтекаемом потоком текучей среды с углом атаки, возникает гидродинамическая сила. Составляющая ее, направленная поперек продольной оси балки, создает момент, в результате чего балка с шарнирно закрепленными на ней крыльями получает механическое перемещение, совершая при этом полезную работу. Около крайних положений колебаний балки привод управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла должен изменить значение этого угла на противоположное. В результате чего угол атаки крыла должен измениться на противоположный, должен измениться знак момента от гидродинамических сил крыла, и балка должна получить механическое перемещение в обратную сторону. Таким образом, по замыслу автора, должно осуществляться возвратно-поступательное перемещение крыла. Однако управляемые поверхности в виде крыловидных элементов установлены на крыльях так, что они являются продолжением его профиля. Аэрогидродинамические характеристики, а именно подъемная сила и качество крыла, имеющего профиль с отогнутой вверх хвостовой частью, очень низкие. Обтекание крыловидных элементов сильно зависит от угла атаки крыла и нет возможности получать большие их значения. Следовательно, работа установки не может быть эффективной. Расположение центра аэродинамических сил сзади оси шарнирной подвески крыла уменьшает общую аэродинамическую силу, действующую на крыло с крыловидным элементом, т. е. уменьшает эффективность установки. В процессе поворота балки от одного крайнего положения к другому происходит изменение углового положения крыловидного элемента до нулевого значения, т. е. в процессе перемещения балки происходит изменение углов атаки крыла до нуля, а следовательно, уменьшается аэродинамическая сила, балка остановится, и изменение углового положения крыловидного элемента на противоположное значение происходить не будет. Значит, не будет происходить возвратно-поступательного перемещения крыла. Раскрытие изобретенияЗадачей настоящего изобретения является создание такого способа преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установки для его осуществления, которые бы за счет использования оптимального закона движения крыла с углами атаки выше "критических" обеспечили бы значительное повышение эффективности преобразования кинетической энергии текучей среды в другие виды энергии. Эта задача решается тем, что в способе преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла, заключающемся в том, что в текучую среду помещают крыло, которое устанавливают под углом атаки к направлению движения потока текучей среды, в результате чего крыло под действием гидродинамических сил, действующих на него, получает механическое перемещение в направлении поперек направлению движения потока текучей среды, а для изменения направления перемещения крыла установленный угол атаки крыла изменяют на противоположный, согласно изобретению, при поступательном перемещении крыла установленный угол атаки выдерживают постоянным путем изменения угла между хордой крыла и направлением движения потока текучей среды. Это дает возможность повысить эффективность преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла. Целесообразно, при достижении оптимального отношения скорости перемещения крыла к скорости движения потока текучей среды, угол между хордой крыла и направлением движения этого потока выдерживать постоянным. Это позволяет получить оптимальный закон движения крыла и, таким образом, обеспечить значительное повышение эффективности преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла. В крайних положениях, перед осуществлением возвратного перемещения крыла, скорость его перемещения можно замедлять путем превращения кинетической энергии движущегося крыла в потенциальную, а затем при возвратном перемещении потенциальную энергию превращать в кинетическую, сообщая ему дополнительное ускорение и уменьшая тем самым время разгона крыла. Это позволяет достигать оптимальных скоростей перемещения крыла при использовании углов атаки выше "критических" и максимально увеличить эффективность установки. Эта задача решается также тем, что в установке для преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла, содержащей неподвижную опору, подвижно связанную с балкой, на которой шарнирно закреплено, по меньшей мере, одно крыло, снабженное устройством установки угла атаки, выполненным в виде крыловидного элемента, снабженного собственным приводом для управления его угловым положением относительно крыла, причем балка связана с преобразователем возвратно-поступательного перемещения крыла в механическую энергию, согласно изобретению ось шарнирного соединения, связывающего балку и крыло, расположена на расстоянии примерно от 0 до 1/3 хорды крыла, а сам крыловидный элемент расположен вне области обтекания крыла текучей средой. Это позволяет получать углы атаки крыла выше "критических", что обеспечивает значительное повышение эффективности преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла. Возможно крыло снабдить управляемым закрылком, угол отклонения которого относительно крыла по направлению противоположен углу отклонения крыловидного элемента относительно крыла. Это позволяет еще более повысить эффективность преобразования кинетической энергии текучей среды в другие виды энергии. Балка может быть связана с неподвижной опорой посредством шарнирного соединения. Это дает возможность упростить установку. На неподвижной опоре можно жестко закрепить направляющие, в которых с возможностью возвратно-поступательного перемещения установлена балка. Это дает возможность получить оптимальную траекторию движения крыла. Целесообразно, на неподвижной опоре в крайних положениях перемещения балки установить упругие ограничители. Упругие ограничители крайних положений можно установить на балке. Это позволяет достигнуть оптимальных скоростей перемещения крыла и максимально увеличить эффективность установки. Привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла может быть выполнен в виде кулачкового механизма, содержащего кулачок, закрепленный на оси шарнирного соединения, связывающего балку с крылом, и связанный тягой с кулисным механизмом; толкатель установлен в направляющих, закрепленных на крыле, оперативно взаимодействующий с кулачком и через систему рычагов связанный с крыловидным элементом. Это позволяет получать необходимые углы атаки крыла во время его движения и обеспечивает возвратно-поступательное перемещение крыла. Кроме того, привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла может быть выполнен в виде механизма, содержащего двуплечий рычаг, закрепленный на оси шарнирного соединения, связывающего балку с крылом, одно плечо его связано тягой с кулисным механизмом, на другом плече его установлен палец, взаимодействующий с переключателем, шарнирно установленным на крыле, который в свою очередь связан через систему рычагов с крыловидным элементом. Это упрощает конструкцию привода. Возможно привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла выполнить в виде храпового механизма, который содержит храповое колесо, ось которого совмещена с осью шарнирного соединения крыла с балкой, жестко связанное с самой балкой; собачку, шарнирно установленную на крыле и оперативно взаимодействующую с храповым колесом, а также через палец, установленный на ней, с переключателем, шарнирно закрепленный на крыле и через систему рычагов связанный с крыловидным элементом. Это обеспечивает работоспособность установки при неравномерном потоке текучей среды и при сильных колебаниях нагрузки. Привод для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла может содержать инерционную массу, установленную на крыловидном элементе, и ограничители углового положения крыловидного элементу, установленные на крыле. Это максимально упрощают конструкцию привода для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла. Краткое описание чертежей. В дальнейшем патентуемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг. 1 изображает крыло в потоке текучей среды и векторы скоростей крыла и сил, действующих на него во время движения, согласно изобретению;
фиг. 2 изображает принципиальную схему установки для преобразования кинетической энергии текучей среды в другой вид энергии, согласно изобретению;
фиг. 3 изображает график зависимости безразмерного коэффициента мощности от безразмерного коэффициента скорости, согласно изобретению;
фиг. 4 изображает кинематическую схему привода с кулачковым и кулисным механизмами для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла, согласно изобретению;
фиг.5 изображает кинематическую схему привода с переключателем для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла, согласно изобретению;
фиг. 6 изображает кинематическую схему привода с храповым механизмом для управления угловым положением крыловидного элемента относительно крыла, согласно изобретению;
фиг. 7 изображает принципиальную схему привода с инерционной массой, согласно изобретению. Лучший вариант осуществления изобретения
Способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла состоит из следующих операций. В поток текучей среды (показанный стрелкой А), движущейся со скоростью V0, помещают крыло 1 (фиг. 1), которое имеет возможность перемещаться поперек этого потока А. Около крайнего положения "a" крыло 1 устанавливают под углом
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141057/955.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141057/955.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141057/955.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141057/955.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/936.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/961.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
N = Y
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
где Y = 0,5
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/961.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/961.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Cy - коэффициент подъемной силы Y крыла 1;
Cx - коэффициент сопротивления Q крыла 1;
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/2141058-2t.gif)
S - площадь крыла;
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
W = N
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Подставляя в (2) значения Cy/Cx = K - качество крыла 1, а также учитывая, что Vx = V0, cos(
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141045/981.gif)
V* = Vy/V0
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/2141058-3t.gif)
получим выражение для мощности, снимаемой с крыла 1, при установившемся движении в виде
W = W*
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/961.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
На фиг. 3 приведены графики зависимости W* от V*. Максимальное значение W*
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/8776.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/8776.gif)
Vy = 0,65
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Так при K = 10 - 50
Vy = (6,5 - 32,5)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141001/183.gif)
Таким образом, оптимальной является скорость Vy перемещения крыла 1, примерно равная от 6,5 до 32,5 скорости V0 движения потока A текучей среды. При этом оптимальным является угол
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
K = Cy/Cx
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141004/8776.gif)
Привод 6 (фиг. 2) для управления угловым положением крыловидного элемента 5 относительно крыла 1 может быть выполнен в виде механизма (фиг. 4), содержащего кулачок 9, закрепленный на оси "O" шарнирного соединения, связывающего балку 3 с крылом 1. Профиль кулачка 9 образован двумя дугами с плавным переходом одна в другую. Кулачок 9 связан тягой 10 с кулисой 11, шарнирно закрепленной на балке 3. Ползун 12 кулисы 11 связан с неподвижной опорой 2. Кулачок 9 взаимодействует с роликом 13 толкателя 14. Толкатель 14 движется в направляющей 15, установленной на крыле 1. Прижатие ролика 13 к кулачку 9 осуществляется, например, пружинами (на фиг. 4 не показано). Толкатель 14 связан с крыловидным элементом 5, например, через систему рычагов 16. На крыле 1 может быть установлен закрылок 4. В этом случае он также связан с толкателем 14, например, при помощи системы рычагов 17. В процессе работы установки при перемещении крыла 1, оно поворачивается относительно балки 3 вокруг оси "O" шарнирного соединения. Ролик 13 обкатывается по поверхности кулачка 9. При изменении направления поворота крыла 1, толкатель 14, взаимодействующий через ролик 13 с кулачком 9, изменяет свое положение, т.е. переходит с одной поверхности дуги на другую, и через систему рычагов 16 меняет угловое положения крыловидного элемента 5 относительно крыла 1 из одного крайнего положения в другое. Если на крыле 1 установлен закрылок 4, то и он изменяет свое угловое положение на противоположное через систему рычагов 17. Положение ползуна 12 на неподвижной опоре 2 определяются тем, чтобы в крайнем положении отклонения балки 3, когда происходит поворот крыла 1, крыловидный элемент 5, должен быть переведен из одного крайнего положения в другое до того как угол
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141005/920.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141058/947.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141005/920.gif)
![способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления, патент № 2141058](/images/patents/330/2141013/945.gif)
Патентуемый способ преобразования кинетической энергии текучей среды в возвратно-поступательное перемещение крыла и установка для его осуществления могут быть успешно применены при использовании таких возобновляемых источников энергии, какими являются энергия ветра и естественное течение рек, морей, океанов и т.п. Использование заявляемого способа дает значительную экономию энергетических ресурсов. Особенно важное значение приобретает использование установок на равнинных реках, имеющих невысокую скорость течения, где без строительства плотин не могут быть использованы современные гидротурбины. Высокая эффективность устройств, использующих нестационарный режим обтекания крыла, позволяет создавать экономически целесообразные установки при скоростях течения 0,2 - 0,5 м/с. Установки могут работать подо льдом. Установки экологически чистые, т.к. отсутствуют отходы, засоряющие окружающую среду. Колебания крыла, вызванные малоскоростным потоком, имеют настолько низкий уровень шумов, что не оказывают никакого воздействия на флору и фауну.
Класс F03D5/06 с рабочими органами, совершающими колебательное движение, но не вращающимися