УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИЛИВНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ
DEVICE FOR TIDAL POWER PLANTS

Настоящее изобретение относится к приливной электростанции. Более конкретно, оно относится к приливной электростанции, в которой так называемый подводный парус перемещается за счет прилива между двумя магазинами, а именно из первого магазина ко второму магазину, когда вызванное приливом течение имеет первое направление, и в противоположном направлении, когда вызванное приливом течение имеет второе направление.
В этом контексте термин "магазин" относится к месту, где предпочтительно находятся несколько парусов, когда приливное течение изменяет направление. Парус может иметь любую форму, позволяющую ему перемещаться приливным течением.
Прилив воды представляет собой естественный источник энергии, который, по большому счету, не использовался. Приливные течения наблюдаются во многих регионах во всем мире, и с их помощью можно было бы получить сравнительно большое количество возобновляемой энергии, если бы имелось соответствующее оборудование.
Наиболее известные приливные электростанции основаны на приливном течении из одного водохранилища через гидротурбину в другое водохранилище, расположенное на более низком уровне. Альтернативно, гидротурбину располагают непосредственно в приливном течении.
Известно устройство, содержащее множество подводных крыльев, установленных вдоль пары бесконечных ремней, охватывающих колеса, которые могут вращаться в противоположных направлениях. Например, в патентной заявке Великобритании №2131491 описано устройство, в котором крылья имеют симметричное поперечное сечение и закреплены между двумя ремнями так, что их оси параллельны этим ремням.
В патенте США №1522820 описано аналогичное устройство, но с множеством лопаток, которые поворачиваются между активным открытым положением, когда они перемещаются течением воды, и неактивным сложенным положением, когда они перемещаются против течения. Работа устройства основана на том, что жидкость течет в одном направлении относительно электростанции, и поэтому оно не годится для использования в качестве приливной электростанции.
В Европейской патентной заявке №0135748 описано устройство, в котором ремни проходят между отклоняющими роликами под прямым углом к направлению течения, а подвешенные шарнирно на ремнях подводные крылья заставляют ремни поворачивать отклоняющие ролики, когда жидкость протекает мимо крыльев.
Общим для известных технических решений является то, что подводные крылья или лопатки прикреплены, жестко или шарнирно, к ременным элементам, охватывающим по меньшей мере два отклоняющих ролика. Оказалось, что известные устройства имеют один или несколько недостатков, таких как относительно высокая стоимость производимой электроэнергии, эксплуатационные проблемы или ограниченная эффективность.
Целью изобретения является устранение или уменьшение по меньшей мере одного из недостатков, присущих известным устройствам.
Эта цель достигается благодаря признакам, указанным ниже в описании и пунктах формулы изобретения.
Изобретение реализуется по меньшей мере с одним подводным парусом, движущимся между двумя магазинами.
Подводный парус по существу неподвижен на траектории его движения, когда прилив изменяет направление. Когда прилив течет в первом направлении, парус движется вдоль траектории в направлении от первого магазина ко второму. Парус может дойти до конца своей траектории до того, как изменится направление приливного течения, или он может остановиться в промежуточном положении на траектории. Когда прилив происходит в противоположном, втором направлении, парус движется по траектории назад от второго магазина к первому.
Энергия может быть получена путем уменьшения скорости движения паруса относительно скорости приливного течения. Расчеты показывают, что хорошей эффективности можно достичь, когда скорость паруса составляет порядка одной трети скорости течения.
В одном варианте осуществления изобретения множество парусов связано с ременными элементами, в дальнейшем названными ременными тросами, которые перемещаются между двумя реверсивными шкивами. Ременные тросы образуют траекторию движения парусов. В исходном положении паруса собраны вместе в первом магазине. Когда приливное течение имеет первое направление, оно вытягивает из первого магазина первый парус, который соединяется с ременными тросами и при этом заставляет их двигаться вокруг реверсивных шкивов.
После того как первый парус прошел некоторое расстояние по своей траектории, приливное течение вытягивает второй парус, который тоже соединяется с ременными тросами. Затем из первого магазина последовательно вытягиваются следующие паруса, которые соединяются с ременными тросами и тянут их за собой вместе с ранее вышедшими из магазина парусами.
Паруса перемещаются по своей траектории до тех пор, пока не достигнут второго магазина или не уменьшится сила приливного течения. Когда направление приливного течения изменится на противоположное, паруса аналогичным образом будут двигаться от второго магазина к первому.
Устройство согласно изобретению целесообразно разместить на таких глубинах, где оно не будет мешать судоходству. Приливную электростанцию сравнительно просто установить, а ее размеры можно подобрать так, чтобы обеспечить максимальную эффективность на месте установки. Паруса могут иметь площадь до нескольких сотен квадратных метров.
Устройство содержит предпочтительно достаточное количество парусов, чтобы они заполняли траекторию их движения, а скорость приливного течения должна быть достаточна для перемещения парусов.
Альтернативные варианты выполнения приливной электростанции могут содержать, например, отдельные направляющие и ременные тросы, или, возможно, траектории движения парусов могут быть на морском дне или дополнительно связаны с судном. Паруса могут быть выполнены так, что они прикреплены к различным частям ременных тросов в зависимости от направления, в котором движутся паруса. В этом случае реверсивные шкивы будут вращаться в одном направлении независимо от того, в каком направлении перемещаются паруса.
Ниже описан не ограничивающий изобретение пример предпочтительного варианта его осуществления со ссылками на чертежи, где:
фиг.1 изображает вид в перспективе приливной электростанции согласно изобретению;
фиг.2 изображает вид сбоку, на котором несколько парусов двигаются по своей траектории, а из первого магазина выходят новые паруса. Стрелки указывают направление потока воды;
фиг.3 изображает вид, аналогичный фиг.2, но где большинство парусов переместились во второй магазин;
фиг.4 изображает вид, аналогичный фиг.2, но где изменилось направление приливного течения, и паруса начинают двигаться из второго магазина;
фиг.5 схематично изображает запорное устройство парусов в увеличенном масштабе и
фиг.6 изображает вид сверху паруса в увеличенном масштабе.
На чертежах позицией 1 обозначена приливная электростанция, содержащая первую клеть 2 и вторую клеть 4. Клети 2, 4 установлены на морском дне 6 и стабилизированы посредством оттяжек 8.
Четыре ременных элемента 10 в виде ременных тросов свободно охватывают реверсивные шкивы 12 между клетями 2, 4 (см. фиг.2). Ременные тросы 10 имеют предварительное натяжение и поэтому надеты плотно.
Приливная электростанция 1 содержит паруса 14, имеющие по углам направляющие 16 (см. фиг.5). В неактивном положении направляющие 16 могут перемещаться вдоль соответствующих ременных тросов 10. Когда паруса 14 собраны в первый магазин 18 в первой клети 2 или во второй магазин 20 во второй клети 4, ременные тросы могут по существу свободно перемещаться в направляющих 16.
Каждый парус 14 имеет по существу непроницаемую поверхность, которая заполняет поперечное сечение между ременными тросами 10. В изображенном варианте осуществления изобретения паруса 14 состоят из двух частей и имеют вертикальную шарнирную ось 22, вокруг которой могут в ограниченной степени поворачиваться обе половины паруса 14 друг относительно друга.
Когда на парус 14 действует приливное течение, обозначенное стрелками на фиг.6, две половины паруса слегка поворачиваются, придавая ему форму буквы V с большим раствором. При этом направляющие 16 паруса 14, за счет их наклона относительно ременного троса 10, захватывают соответствующие ременные тросы 10 и тянут их за собой.
Направляющие 16 по желанию могут быть снабжены дополнительными захватами (не показаны).
Каждый парус 14 снабжен запорным устройством 24 в виде запорного плеча, предназначенного для крепления паруса 14 к соседнему парусу 14 (см. фиг.5). Запорное плечо 24 освобождается при натяжении дистанционирующего троса 26 между соседними парусами 14. Длина дистанционирующего троса 26 определяет расстояние, на которое паруса 14 могут отходить друг от друга.
На фиг.2 несколько парусов 14 вышли из первого магазина 18 и тянут ременные тросы 10. Паруса 14, оставшиеся в первом магазине 18, не могут выйти из него, так как удерживаются запорными плечами 24. На фиг.5 дистанционирующий трос 26, идущий к переднему парусу 14' в первом магазине 18, находится в процессе натягивания и освобождает запорное плечо 24 для этого паруса 14' за счет поворота этого плеча 24 вокруг его оси подвески (не показана). Это позволяет парусу 14' выйти из первого магазина 18 и захватить ременный трос 10.
Затем паруса 14 последовательно движутся из первого магазина 18 ко второму магазину 20. По мере того как приливное течение перемещает паруса 14, 14', те паруса 14, которые прошли расстояние между клетями 2, 4, скапливаются во втором магазине 20.
Когда приливное течение меняет направление, паруса 14, 14' аналогичным образом выходят из второго магазина 20 и перемещаются в противоположном направлении к первому магазину 18 и так же тянут за собой ременные тросы 10.
В результате реверсивные шкивы 12 вращаются в разных направлениях в зависимости от направления приливного течения. Один или несколько реверсивных шкивов 12 соединены с электрическим генератором (не показан).