ДВУКРАТНАЯ ТУРБИНА ДЛЯ ВОЛНОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Полезная модель относится к области энергетики, в частности к волновым электростанциям, использующим энергию осциллирующего водного столба.
Известна воздушная турбина для энергетической установки навигационного буя, содержащая активное рабочее колесо с установленными по обе его стороны направляющими аппаратами, выполненными зеркально-симметричными относительно плоскости вращения рабочего колеса (АС СССР №478949, МКИ F01k 15/00, опубл. 30.07.75 г.).
К недостаткам такой воздушной турбины, работающей независимо от направления воздушного потока, относятся: сложность изготовления направляющего аппарата, за счет конструкции которого и достигается постоянство направления вращения рабочего колеса, и следовательно отсюда его высокая стоимость.
Известна турбина Банки-Митчела, относящаяся к двукратным активным свободноструйным турбинам, рабочее колесо которой представляет собой решетку из лопастей цилиндрической формы установленных по окружности между двумя дисками и параллельных оси вращения (В.В. Волшаник, Г.В. Орехов. Низконапорные гидравлические двигатели. Изд-во: Ассоциация строительных вузов., М., 2009 г., С. 193-202). В данной турбине вода подается на рабочее колесо с внешней стороны через регулирующее сопло прямоугольной формы. После прохождения лопастей вода в виде компактной струи опять попадает на лопасти с внутренней стороны рабочего колеса и отдав оставшуюся энергию сливается в нижний бьеф.
По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной цели, являются: недостаточная загрузка лопастей (в работе находится менее четверти лопастей), значительное снижение эффективности при работе на воздухе, так как попадая во внутреннее пространство рабочего колеса воздушная струя теряет компактность в отличие от воды и обтекание лопастей при выходе воздуха наружу происходит неопределенным образом.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является расширение области применения двукратной турбины и повышение эффективности ее работы.
Для достижения указанного технического результата в двукратной турбине для волновой электростанции, содержащей рабочее колесо, состоящее из двух дисков с размещенными между ними лопастями цилиндрической формы параллельными его оси вращения, дополнительно рабочее колесо снаружи охвачено двумя внешними спиральными камерами открытыми со стороны рабочего колеса на половине его длины окружности и симметричными относительно его оси вращения, внутри рабочего колеса размещены две серповидные лопасти, закрепленные на крышке турбины, симметричные относительно оси вращения и образующие две внутренние спиральные камеры и соединяющий их S-образный канал, причем сечения обеих пар спиральных камер с наибольшими размерами лежат в плоскости, проходящей через ось вращения.
Отличительными признаками предлагаемой полезной модели является наличие двух пар внешних и внутренних спиральных камер, расположенных напротив друг друга и симметричных оси вращения рабочего колеса.
Благодаря наличию этих признаков повышается эффективность работы предлагаемой двукратной турбины и снижается вес конструкции за счет загрузки всех лопастей, отнесенный к единице установленной мощности.
Предлагаемая двукратная турбина для волновой электростанции иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.
На фиг. 1 показан разрез по плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочего колеса.
На фиг. 2 - разрез по плоскости, проходящей по оси вращения рабочего колеса.
Двукратная турбина для волновой электростанции содержит рабочее колесо 1, две внешние спиральные камеры 2 и 3, две внутренние спиральные камеры 4 и 5, подводящие 6 и отводящие 7 воздуховоды, две серповидные лопасти 8 и 9, крышку 10.
Предлагаемая двукратная турбина работает следующим образом.
Подводящий воздуховод 6 соединен с полостью, в которой происходит колебание водного столба при прохождении волн. При прохождении гребня волны происходит вытеснение воздуха из упомянутой полости, и он по подводящему воздуховоду 6 поступает во внешнюю спиральную камеру 2 (фиг. 1). Проходя через лопасти рабочего колеса 1 воздух вращает его против часовой стрелки. Воздействие воздуха происходит снаружи на половину лопастей рабочего колеса 1. Далее воздух попадает во внутреннюю спиральную камеру 4, из которой, пройдя S-образный канал, образованный двумя серповидными лопастями 8 и 9, закрепленными на крышке 10 данной турбины, попадает во внутреннюю спиральную камеру 5 из которой воздух проходит через лопасти рабочего колеса 1 вращая его против часов стрелки и попадает во внешнюю спиральную камеру 3 и далее по отводящему воздуховоду 7 выходит в атмосферу.
При прохождении воздуха из внутренней спиральной камеры 5 во внешнюю спиральную камеру 3 воздух воздействует изнутри на половину лопастей рабочего колеса 1.
Таким образом, силовому воздействию подвергаются все лопасти рабочего колеса 1 в отличие от прототипа, где в работе находятся только около четверти лопастей.
При прохождении подошвы волны воздух под воздействием атмосферного давления проходит через турбину в обратном направлении, при этом вследствие симметрии предлагаемой конструкции направление вращения рабочего колеса 1 сохраняется.
Для повышения эффективности работы турбины, подводящие 6 и отводящие 7 воздуховоды могут быть выполнены в форме диффузоров (конфузоров), а торец отводящего воздуховода 7, сообщающегося с атмосферой снабжается обтекателем (не показан на чертежах) для уменьшения потерь на входе.