Гідромеханічний перетворювач енергії

Винахід відноситься до галузі енергетики, конкретно - стосується конструкції гідромеханічного перетворювача енергії земного тяжіння та енергії витіснення рідиною поплавків з повітрям, що мають незначну вагу. Гідромеханічний перетворювач енергії являється двигуном. В басейні з водою де розміщено гідромеханічний двигун, під дією сили витіснення поплавки, замкнуті в ланцюг поплавків, приводять в дію колесо з вихідним валом, на якому розміщено генератор електричної енергії. Відома конструкція установки (див. опис. к.а.с. Росії №1456644, МПК F03В13/12, хвильова енергетична установка, опублікована БВ №5, 1989p. с.126), яка має хвилеприймальні камери розміщенні в послідовному порядку і з'єднанні між собою при допомозі зворотних клапанів. Трубопроводи під'єднані до крайніх камер з одержанням циркуляції повітря в установленому контурі і турбіні. Під дією сили хвиль повітря в камерах переміщується в протилежних напрямках, не має достатньо великого крутного моменту, що приводить в рух турбіну. Прототипом вибрана відома конструкція (див. опис к а.с. Росія №1404681, МПК F03G7/04, спосіб перетворення теплової енергії в механічну, опубл. БВ №23, 1988, с.140) де два колеса обтягнуті ланцюгом з поплавками наповнені легковипаряємою рідиною. Одне колесо знаходиться в басейні з рідиною, а друге в повітрі над поверхнею рідини. Температура рідини в басейні на декілька градусів вища від температури повітря, в теплій рідині, що в басейні, легковипаряюча рідина випаровується, роздуває поплавки які виштовхуються на поверхню, охолоджуючись, зменшуються в об'ємі. В результаті одна частина ланцюга з поплавками постійно легша за іншу. Наявність, здатність збільшення і зменшення об'єму поплавків приводить в рух тепловий перетворювач енергії. Недоліком відомої конструкції являється невеликий коефіцієнт корисної дії, випаровування рідини, наповнення поплавків паром потребує багато часу. Тому ланцюг з поплавками буде приводити в дію колеса повільно з малою силою. В основу винаходу поставлено задачу шляхом зміни з'єднання поплавків і наявності кута входу і виходу з води поплавків розробити гідромеханічний перетворювач енергії з великим, постійно діючим крутним моментом і високим коефіцієнтом корисної дії. Метод з'єднання поплавків з щільно прилягаючими поверхнями не допускає воді утворювати перепад тиску навколо кожного поплавка в протилежних напрямках. Вирішення цієї задачі досягається тим, що гідромеханічний перетворювач енергії, що містить колеса, на яких розміщено ланцюг з поплавками у вигляді замкнутого кола, з'єднаного шарнірами відрізняється тим, що він містить одне колесо занурене в рідину, два інші розташовані над поверхнею. Вхідний блок поплавків, що зліва від вертикальні лінії направлений вниз на занурення в вводу. З правої сторони від вертикальної лінії вихідний блок поплавків має наклон Ð75°-80° до горизонтальної лінії. В результаті вся сукупність технологічних ознак дає новий технічний результат, присутність перепаду тиску між боковими поверхнями поплавків та збільшення коефіцієнта корисної дії у вигляді крутного моменту на ведомому колесі. Аналоги, що містять ознаки, які відрізняються від прототипу не знайдені і рішення явним чином не випливає з рівня техніки. На підставі цього можна зробити висновок, пропоноване технічне рішення задовольняє критерію "винахідницький рівень". Сутність пропонованого винаходу пояснюється кресленнями (фіг.1 та фіг.2), де на фіг.1 зображено гідромеханічний перетворювач енергії розміщений і закріплений в вертикальному положенні, в басейні заповненому водою. Він має три колеса (1, 2, 3), одне з них ведомое (3). Поплавки (4) з повітрям в середині, в ланцюгу (5) поплавків з'єднані між собою шарнірами (6) з цілю щільного прилягання торцевих поверхонь при знаходженні в блоках і роз'єднанні в положенні на колесах Шарніри (6) розміщено з внутрішньої сторони, ланцюга поплавків. З лівої сторони від вертикальної лінії вхідний блок поплавків вертикальний, з правої сторони під Z 75°80° до горизонтальної лінії. На ведомому колесі знаходіться вихідний вал (7), на якому розміщено генератор електричної енергії. Гідромеханічний перетворювач енергії розміщений в басейні, який не заповнений водою, знаходиться в стані спокою, тому що ліва частина його вертикальна і права частина наклонна під кутом Ð75°-80° урівнюють одна одну вагою поплавків знаходячись у стані рівноваги. Працює гідромеханічний перетворювач енергії при заповненому водою басейні тому, що з правої сторони на наклонний блок поплавків, між верхнімиі нижніми боковими поверхнями поплавків діє перепад тиску, що приводить в рух ланцюг поплавків навколо коліс. На фіг.2 пояснюється ідея винаходу де зображено кінематичну схему розподілу сил, які виникають і діють при виштовхуванні поплавків водою. Сила F діє на вертикальний блок поплавків у площині S1, сила F1 діє на наклонний блок поплавків в площині Sз. Ці сили F і F1 рівні між собою тому що S1 і S3 лежать в одній площині. Плечі ричагів дорівнюють радіусу колеса. На поверхні площин S і S2 діє атмосферний тиск. сили F і F1 діють в протилежних напрямках і урівнюють одна одну. З лівої сторони від вертикальної лінії О-О1, блок поплавків стискується рівномірно з бокових площин, перепаду тиску не має і поплавки від S до S1 не виштовхуються на поверхню. Блок поплавків наклонний під кутом Ð75°-80° від площини S2 до S3 має перепад тиску води між нижньою і верхньою сторонами блока де виникає виштовхуюча сила F вт. Сила рухаюча Fp має 75%-80% від сили виштовхуючої Fвт. Крутний момент на вихіднім валу ведомого колеса дорівнює силі Fp помноженій на радіус колеса Мкр=FpxR, де Мкр - крутний момент Fp - сила рухаючи R - радіус колеса Пропонуємий гідромеханічний перетворювач енергії складається з зазначених вузлів і деталей і працює таким чином: Діаметр коліс (1, 2, 3) 400см виготовлені із ст25. Міжцентрова відстань між колесами (1-2) 1450 см, відстань між колесами (1-3) 450см. Вали коліс виготовлені ст45 заколена. Поплавки (4) виконані в формі циліндра із ст25. Довжина поплавка 100см, об'єм 1м3, товщина стінки 0,6см, кількість поплавків 45 штук. Кожний поплавок має штуцер для повітря з ціллю перевірки герметичності поплавка і вирівнюванні тиску при зміні температури води в басейні. Пальці шарнірів (6) виготовленні із ст45 заколеної. На вихіднім валу (7) знаходиться генератор. Залізобетонний басейн де розміщено, закріплено гідромеханічний перетворювач енергії має глибину 1700см. Верх басейна 1200см´200см, площина дна басейна 700см´200см. При заповненні басейна водою, в результаті перепаду тиску між поверхнями бокових сторін наклонного блока поплавків, виникають виштовхуюча та рухаюча сила, що приводить в дію гідромеханічний перетворювач енергії. Вода в басейні прісна з добавкою масляної емульсії проти виникнення корозії метала. Кількість метрів кубічних води по заповненні басейна до центрів верхніх коліс. Сила виштовхуючи 16 поплавків Fвт рівна 16 метрів кубічних води, або 16000кг. Сила рухаюча Fр дорівнює 75% від Fв і становить 12000кг. Проводим розрахунок крутного моменту по формулі: Мкр=Fp x R, де Мкр - крутний момент Fp - сила рухаючи R - радіус колеса – плече Мкр=12000кг´2м=24000кг/м. Втрати енергії на тертя в механізмі на опір води і поплавків при русі дорівнює 1%-2%. Виходячи з вище викладеного можна зробити висновок, що пропоноване технічне вирішення задовольняє критерію "Промислова застосованість".