Пристрій одержання механічної енергії

Изобретение относится к устройствам получения механической энергии путем преобразования энергии направленных потоков воздуха, пара или жидкости в механическую энергию. Изобретение может быть использовано для получения, например, электрической энергии одновременно от ветра, солнечных лучей и природного температурного перепада между воздушной атмосферой Земли и ее водными ресурсами. Известно устройство содержащее башню с нижней конфузсрной, средней цилиндрической и верхней диффузорной частями, ветроколесо (крыльчатку) и входные каналы с воздушными заслонками [Авт.св. СССР №· 1134771, кл. F 03 D 3/04, 15.02.85]. Недостатком описанного устройства являются ограниченные возможности, поскольку преобразование энергии, потока в механическую энергию возможно только при наличии потока текущей среды - ветра. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является "Аэродинамическая гелиостанция" [Авт.св. СССР №1449703, кл. F 03 G 7/02,07,01.89], которая кроме указанных выше элементов, содержит водяной солнечный теплообменник - аккумулятор тепловой энергии. Описанное устройство работоспособно, позволяет получить механическую энергию при недолговременном отсутствии солнечных лучей и ветра. Однако существующие устройства получения механической энергии от природных источников не позволяют осуществлять стабильное и непрерывное энергопроизводство, так как работа устройства зависит от погодноклиматических условий. Работа известных устройств рассчитана на один или два природных источника энергии. Поэтому каждое устройство в отдельности не всегда обладает достаточной мощностью и экономической эффективностью. В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания устойчивого и эффективного энергопроизводства от природных источников энергии ветра, Солнца и температурного перепада между воздушной атмосферой Земли и ее водными ресурсами. Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом энергопроизводстве энергия природных источников суммируется одновременно в одном устройстве и генерирует полезную энергию. Это реализуется благодаря тому, что в нижней части конфузор устройства выполнен в виде последовательной ступенчатой системы теплообменников для нагрева и, тем самым, образования направленного потока текущей среды, а в зоне рабочего сопла размещен конец всасывающей трубы инжектора, который создает разрежение в зоне рабочего сопла. Устройство, реализующее предлагаемое изобретение (см. чертеж), состоит из кольцевой плавающей платформы 1, на которой жестко закреплен водяной теплообменник 2, соединенный теплопроводными трубами 3 с глубинным теплообменником 4. Глубина погружения глубинного теплообменника 4 определяется необходимой разницей температур между воздухом и водой, что составляет для нормальной работы устройства 10°С и более. Между кольцевой плавающей платформой 1 и водяным теплообменником 2 имеется воздушная заслонка 5, которая может быть в двух положениях "открыто" или "закрыто". К верхней части водяного теплообменника 2 жестко закреплен солнечный теплообменник 6, являющийся одновременно входным конусообразным соплом устройства - конфузора 7. Между водяным теплообменником 2 и солнечным теплообменником 6 имеются жалюзи 8, которые могут быть в двух положениях "открыто" или "закрыто". Наружная конусная стенка 9 солнечного теплообменника 6 выполнена из материала с высокой теплопроводностью, что способствуе т максимальному поглощению солнечной энергии. При отсутствии солнечных лучей конусная стенка 9 закрывается теплоизоляционным слоем, а при их наличии открывается (на чертеже не показано). Солнечный теплообменник 6 в верхней и нижней части снабжен циркуляционными трубами 10. Межтрубные и аккумулирующие пространства 11 всех теплообменников заполнены жидким теплоносителем. На выходе из солнечного теплообменника 6 размещено рабочее сопло 12, внутри которого имеется крыльчатка 13 (с имеющимся углом атаки лопатки). На одном валуе крыльчаткой 13 находится электрогенератор 14. Верхняя часть рабочего сопла 12 жестко соединена с нижней конусной частью диффузора 15, который имеет по своему периметру продольные радиаторы 16 для улучшения охлаждения пространства камеры диффузора 15 атмосферным воздухом. Над верхней конусной частью диффузора 15 размещен инжектор 17 со всасывающей трубой 18, опущенной в верхнюю зону рабочего сопла 12. Нижний конец всасывающей трубы 18 выполнен в виде перфорированного конуса. Инжектор 17 способен вращаться вокруг оси, роль которой выполняет всасывающая труба 18. Входное сопло инжектора 17 ориентируется всегда против ветра крылом 19, которым снабжено выхлопное сопло инжектора 17. Конец всасывающей трубы 18 в вер хней зоне рабочего сопла 12 снабжен клапаном 20, который может перекрывать сечение рабочего сопла и, тем самым, регулировать степень разрежения в последнем. Наружные поверхности теплообменников и теплопроводных труб, через которые возможна потеря тепловой энергии, теплоизолированы (на чертеже не показано). Плавающая платформа 1 с описанным устройством располагается на поверхности воды в таком месте, где имеется оптимальная разница между температурами воздуха (T 1) и воды (Т2). Например, Τ1=-8° С, Т2= 4° С, что реально обеспечивается природой в зимнее время. Воздух, при открытой, воздушной заслонке 5, поступает в трубное пространство водяного теплообменника 2, нагревается и попадает в трубное пространство солнечного теплообменника 6. Нагрев воздуха происходит благодаря циркуляции жидкого теплоносителя по контуру: глубинный теплообменник 4, теплопроводные трубы 3 и водяной теплообменник 2. Жалюзи 8 находятся в положении "закрыто". При отсутствии солнечных лучей конусная стенка 9 закрыта теплоизоляционным слоем и солнечный теплообменник 6 работает как аккумулятор тепловой энергии, которая поступает с теплым воздухом. Если погода солнечная, конусная стенка 9 открыта и энергия солнечных лучей нагревает жидкий теплоноситель солнечного теплообменника 6, который передает полученное тепло воздуху проходящему по тр убному пространству солнечного теплообменника 6. Благодаря циркуляционным трубам 10 в солнечном теплообменнике 6 организуется движение жидкого теплоносителя по замкнутому контур у. Нагретый воздух в трубных пространствах теплообменников рождает направленный поток, который попадая на крыльчатку 13, вызывает ее вращение и приводит в работу электрогенератор 14. Далее воздух поступает в ди ффузор 15, где частично охлаждается окружающим воздухом и выбрасывается в атмосферу. Охлаждение потока в зоне диффузора 15 позволяет получить "тепловое сопло", которое способствует увеличению скорости потока. Это обусловлено тем, что отработанный поток воздуха при его движении в диффузоре 15 соприкасается не с поверхностью последнего, а с охлажденным промежуточным слоем той же среды. При наличии ветра в работу включается инжектор 17, который засасывает часть воздушного потока из зоны рабочего сопла 12 и приводит к увеличению скорости движения потока в последнем. При наличии сильного ветра, клапаном 20 регулируется степень разрежения в зоне рабочего сопла 12, что способствует стабильной работе крыльчатки 13. Таким образом, на крыльчатку 13 одновременно воздействуют все три источника энергии: ветер, энергия солнечных лучей и природный температурный перепад между атмосферным воздухом и водными ресурсами Земли. Изменением (регулировкой) угла атаки лопаток крыльчатки 13 достигается стабильное число оборотов электрогенератора 14. В том случае, если температурный перепад между атмосферным воздухом и водой, в которой находится глубинный теплообменник 4, незначительный - воздушная заслонка 5 переходит в положение "закрыто", а жалюзи 8 - "открыто". Устройству работает от двух источников энергии; солнца и ветра.