УСТРОЙСТВО ДЛЯ САМОРЕГУЛИРУЕМОЙ ПОДВЕСКИ КРЫЛА
DEVICE FOR WING SELF-CONTROLLED SUSPENSION

Настоящее изобретение относится к саморегулируемой подвеске крыла. Более конкретно, оно относится к саморегулируемой подвеске крыла, в которой крыло устанавливают в поток текучей среды, обычно в приливное течение, при этом указанное крыло выполнено с возможностью поворота вокруг оси поворота.
Термин "крыло" в данном контексте означает цельное или составное тело, выполненное для обеспечения благоприятного спектра обтекания, когда энергия отбирается от потока воды. Этот термин включает также паруса, которые используются для этой же цели.
Известен способ присоединения крыльев с возможностью поворота к ленте, проходящей между роликами в потоке воды. Документ GB 2131490 раскрывает установку для отбора энергии ветра и потока воды, в которой две ленты проходят параллельно в треугольном контуре, и при этом между лентами расположены крылья, которые могут саморегулироваться с возможностью поворота в соответствии с потоком текучей среды. Подвеска крыльев является относительно простой и только до известной степени может устанавливаться под углами, которые являются наиболее благоприятными при различных режимах потока.
Целью настоящего изобретения является устранение или уменьшение по меньшей мере одного из недостатков уровня техники или, по меньшей мере, обеспечение полезной альтернативы известному уровню техники.
Эта цель достигнута за счет устройства, свойства которого представлены в приведенном ниже описании и в прилагаемой формуле изобретения.
Обеспечена саморегулируемая подвеска крыла, в которой крыло устанавливают в потоке текучей среды, обычно в приливном течении, при этом указанное крыло выполнено с возможностью поворота вокруг оси поворота, а подвеска крыла отличается тем, что крыло соединяется с направляющей посредством рычага, данный рычаг способен поворачиваться вокруг оси поворота и соединен с направляющей с возможностью поворота вокруг оси подвески на радиальном расстоянии от оси поворота, при этом ось подвески параллельна оси поворота.
Таким образом, крыло имеет двойное шарнирное крепление относительно направляющей и при этом получает дополнительную степень свободы для самостоятельной установки в благоприятное положение относительно потока воды. Изобретение также обеспечивает возможность простого переворота крыла при изменении направления потока. Такое изменение направления потока относительно крыла может происходить, например, когда крыло становится частью направляющей, у которой изменилось направление движения, или в результате изменения направления потока воды.
Ось поворота может быть расположена между точкой приложения подъемной силы крыла и передней частью крыла, находящегося в рабочем положении. При этом ось поворота может быть расположена ближе к передней части крыла, чем к точке приложения подъемной силы крыла.
Положение оси поворота относительно профиля крыла необходимо регулировать в соответствии с реальными условиями, однако положение вблизи передней части крыла как правило является благоприятной начальной точкой.
Рычаг может быть нагружен для поворота в начальное положение относительно крыла. Начальное положение может обычно выступать назад от передней части крыла.
Указанная нагрузка может быть обеспечена, например, посредством упругого элемента, выполненного, например, в виде пружины или эластичной ленты. В более крупных установках могут быть использованы также газовые пружины или гидравлические пружины. В некоторых случаях предпочтительными могут быть системы на основе силы тяжести, в частности груз на тросе, который перемещается по ролику.
Рычаг может иметь возможность поворота относительно регулируемого стопора. Так, например, стопор может обеспечивать блокирование поворота рычага вокруг оси поворота, если рычаг выступает вперед относительно передней части крыла. Стопор может быть разблокирован силой, превышающей заданное значение.
Направляющая может быть образована по меньшей мере лентой или жесткой направляющей. Рычаг может быть соединен с возможностью поворота непосредственно с направляющей, выполненной, например, в виде троса, ленты или цепи. В более крупных установках предпочтительной является жесткая направляющая, при этом рычаг соединяется с возможностью поворота с направляющей посредством направляющего блока или направляющей каретки. Лента или цепь известной формы обычно используются для приложения силы смещения крыльев и удержания нескольких крыльев на требуемом расстоянии.
Направляющая может быть оснащена переворачивающим элементом, расположенным, по меньшей мере, в одном положении вдоль ее длины. Переворачивающий элемент может быть образован, например, роликом или планкой, о которые ударяются крыло или компоненты, соединенные с крылом.
Переворачивающий элемент обычно устанавливается в положении, при котором направление направляющей изменяется. Работа переворачивающих элементов различного типа описана ниже более подробно применительно к конкретным вариантам осуществления.
Как показывают эксперименты, если за первым рядом крыльев в направлении потока установить второй ряд крыльев, то крылья первого ряда могут быть предназначены для отбора части имеющейся энергии, в то время как крылья второго ряда могут отбирать следующую часть имеющейся энергии. Это является особенно полезным, если поток текучей среды превышает максимальный расчетный расход при наиболее благоприятном угле атаки крыла относительно направления потока. Затем крыло может повернуться на меньший угол атаки, чтобы продолжить отбор энергии воды посредством второго ряда крыльев.
Устройство согласно изобретению позволяет существенно усовершенствовать саморегулирование крыльев, в частности, благодаря расходам потока, близким и превышающим допустимую скорость крыла в воде при наиболее благоприятном угле атаки.
Ниже приведен пример предпочтительного варианта осуществления, иллюстрируемый прилагаемыми чертежами, на которых показаны:
фиг. 1 - схематический вид сверху энергоустановки согласно изобретению;
фиг. 2 - вид сбоку блока крыла согласно изобретению;
фиг. 3 - вид сверху блока крыла с фиг. 2;
фиг. 4 - вид, аналогичный фиг. 3, но после саморегулирования крыла относительно потока воды;
фиг. 5 - вид, аналогичный фиг. 4, но после дальнейшего саморегулирования крыла относительно потока воды;
фиг. 6 - вид сбоку блока крыла, предназначенного для установки с фиг. 1;
фиг. 7 - вид сверху блока крыла с фиг. 6.
На чертежах номером позиции 1 обозначена энергоустановка для получения энергии от потока 2 текучей среды, указанного стрелками. Энергоустановка 1 содержит направляющую 4, выполненную в данном случае в виде троса, проходящего вокруг первого натяжного ролика 6, второго натяжного ролика 8 и третьего натяжного ролика 10. В этом предпочтительном примере осуществления, направляющая имеет треугольную форму. Первый отрезок 12 направляющей 4 проходит между третьим натяжным роликом 10 и первым натяжным роликом 6. Второй отрезок 14 проходит между первым натяжным роликом и вторым натяжным роликом 8. Первый и второй отрезки 12, 14 расположены под углом к потоку 2 текучей среды.
Третий отрезок 16, расположенный между вторым натяжным роликом 8 и третьим натяжным роликом 10 является, по существу, параллельным направлению потока 2 текучей среды. Энергоустановка 1 для отбора энергии приливного течения имеет симметричную конструкцию.
Переворачивающий элемент 18, выполненный в данном случае в виде переворачивающего ролика, установлен на первом натяжном ролике 6. Первый активирующий элемент 20 установлен на втором натяжном ролике 8, в то время как второй активирующий элемент 22 установлен на третьем натяжном ролике 10. Активирующие элементы 20, 22 расположены на некотором осевом расстоянии от их соответствующих натяжных роликов 8, 10.
Первый стационарный опорный элемент 24 установлен на третьем отрезке 16 направляющей 4 около второго натяжного ролика 8. Соответственно, второй стационарный опорный элемент 26 установлен около третьего натяжного ролика 10. Опорные элементы 24 и 26 в данном случае выполнены в виде опорных роликов.
Напротив первого опорного элемента 24 установлен первый отключающий элемент 28. Соответственно, напротив второго опорного элемента 26 установлен второй отключающий элемент 30. Отключающие элементы 28, 30 в данном случае выполнены в виде отключающих роликов. Направляющая 4 проходит, соответственно, между первым опорным элементом 24 и первым отключающим элементом 28 и между вторым опорным элементом 26 и вторым отключающим элементом 30.
На фиг. 2 показан блок 32 крыла, содержащий крыло 34 и саморегулируемую подвеску 36 крыла с ее верхней и нижней частями в рабочем положении. Термины "верхний" и "нижний" относятся к показанному примеру осуществления, однако блоки 32 крыла могут, разумеется, использоваться в других положениях.
Крыло 34 выполнено таким образом, чтобы в соответствии с известными принципами использовать энергию потока воды. В показанном примере осуществления, где крыло 34 используется в приливном течении 2, указанное крыло 34 имеет симметричную форму. Крыло 34 имеет центр 38 приложения подъемной силы, который определяется как точка, которая расположена на крыле 34 в направлении потока и на которую действует результирующая подъемная сила.
Подвеска 36 крыла содержит рычаг 40, выполненный с возможностью поворота вокруг оси 42 поворота. В передней части крыла 46, находящегося в рабочем положении, через крыло 34 и рычаги 40 проходит палец 44, концентричный оси 42 поворота.
Рычаг 40 также выполнен с возможностью поворота вокруг оси 48 подвески, которая расположена на некотором радиальном расстоянии от оси 42 поворота и является параллельной оси 42 поворота.
Палец 50 подвески присоединен к рычагу 40 и установлен с возможностью поворота в гильзе 52 подвески. Гильза 52 подвески соединяется с направляющей 4. Направляющая 4 не показана на фиг.2.
Упругий элемент 54 в виде пружинного узла установлен между пальцем 50 подвески и крылом 34. В показанном примере осуществления упругий элемент 54 содержит первую пружину 56, которая растягивается, когда крыло 34 поворачивается в свое активное положение, как показано на фиг. 4 и 5. Вторая пружина 58 доходит до упора только, когда крыло 34 находится в наиболее предпочтительном положении относительно потока 2 текучей среды, и растягивается только в случае превышения заданной скорости потока. Положение рычага 40, показанное на фиг.3 и 7, представляет собой начальное положение рычага 40.
На фиг. 6 и 7 показан блок 32 крыла, который предназначен для энергоустановки с фиг.1 и в котором подвеска 36 крыла содержит направляющую гильзу 60, выполненную с возможностью поворота вокруг пальца 44. Кроме того, палец 50 подвески, который соединяется с направляющей 4, опирается с возможностью поворота на корпус 62 подшипника, установленный на рычаге 40.
Упругий элемент 54 не показан на фиг. 6 и 7, однако он предусмотрен в крыле 34, при этом палец 44 неподвижно соединяется с рычагами 40.
Ниже поясняется принцип действия изобретения, сначала в отношении блока крыла со ссылками на фиг. 2-5.
Когда поток 2 текучей среды, действующий на крыло 34, возрастает, крыло 34 поворачивается вокруг оси 42 поворота в благоприятное пложение относительно потока 2 текучей среды, при этом первая пружина 56 упругого элемента 54 растягивается, как показано на фиг. 4 и 5. Пружины 56 и 58 показаны только на фиг. 3. Положение оси 48 подвески относительно центра 38 приложения подъемной силы заставляет крыло 34 устанавливаться в положение, благоприятное для различных скоростей потока текучей среды.
В положении, показанном на фиг. 5, вторая пружина 58 упругого элемента 54 дошла до упора, при этом крыло 34 будет поворачиваться дальше относительно потока 2 текучей среды только в том случае, если скорость потока 2 текучей среды превышает заданное значение, при этом вторая пружина 58 будет также растягиваться.
Симметричная конструкция блока 32 крыла заставляет крыло надлежащим образом адаптироваться к потокам 2 текучей среды, проходящим в обоих направлениях.
Ниже поясняется принцип функционирования энергоустановки 1 со ссылками на фиг. 1, 6 и 7.
В блоке 32 крыла, который перемещается вдоль первого отрезка 12 направляющей 4, крыло 34 самоустанавливается в предпочтительное положение относительно потока 2 текучей среды. Сила потока 2 текучей среды, действующая на крыло 34, передается на направляющую 4 и далее через первый натяжной ролик 6 в генератор (не показан).
Когда блок 32 крыла поступает на первый натяжной ролик 6, крыло 34 ударяется о переворачивающий элемент 18. В результате того, что перемещение направляющей 4 продолжается, ось 48 подвески протягивается направляющей 4, при этом рычаг 40 переворачивается на противоположную сторону крыла 34, которое является готовым для самоустановки относительно потока 2 текучей среды, когда блок 32 крыла перемещается вдоль второго отрезка 14 направляющей 4.
Когда блок 32 крыла проходит через второй натяжной ролик 8, направляющие гильзы 60 ударяются о первый отключающий элемент 28. Первый опорный элемент 24 предотвращает перемещение направляющих гильз 60 в боковых направлениях относительно направляющей 4. При этом крыло 34 не может проходить далее до тех пор, пока оно не установится вдоль направляющей 4 рычагом 40, который поворачивается направляющей 4 в такое положение, где он выступает вперед от передней части крыла 46. В этом положении рычаг 40 блокируется относительно крыла 34 при помощи управляемого стопора (не показан).
Таким образом, блок 32 крыла перемещается вдоль третьего отрезка 16 направляющей 4, не имея возможности самоустанавливаться относительно потока 2 текучей среды.
Когда блок крыла поступает на третий натяжной ролик 10, направляющие гильзы 60 ударяются о второй активирующий элемент 22, который перемещает управляемый стопор (не показан) из его блокирующей позиции. При этом крыло 34 освобождается для самоустановки в потоке 2 текучей среды, когда блок 32 крыла снова перемещается на первый отрезок 12 направляющей 4.
Энергоустановка 1 одинаково хорошо функционирует при обоих направлениях приливно-отливных потоков 2 текучей среды.