EA027589B1 - Устройство, использующее выталкивающие усилия, и способ использования этого устройства - Google Patents

Abstract

Устройство содержит резервуар с открытым верхом, стенкой и закрытым дном. Первая кольцевая стенка проходит от дна таким образом, что первое кольцевое пространство задано первой кольцевой стенкой и стенкой резервуара, а второе кольцевое пространство задано первой кольцевой стенкой. Вторая кольцевая стенка проходит во втором кольцевом пространстве и задает третье кольцевое пространство, расположенное между первой и второй кольцевыми стенками, и цилиндрическое пространство. Воздуховод проходит через цилиндрическое пространство. Отделяемый модуль, расположенный в цилиндрическом пространстве, имеет закрытую камеру и камеру вытеснения. Внутренний подъемник, расположенный в третьем кольцевом пространстве, имеет открытое дно и расположен на внутренней кольцевой стенке. Внешний подъемник расположен на внешней кольцевой стенке и размещен в первом кольцевом пространстве и имеет закрытый верх, стенку и открытое дно.

Description

Область техники

Настоящее изобретение, раскрытое в настоящей заявке, в целом относится к устройству для использования выталкивающих усилий и способу использования этого устройства. В частности, без ограничения, настоящее изобретение, раскрытое в настоящей заявке, относится к устройству для использования выталкивающих усилий путем увеличения подъема нескольких столбов жидкости над несколькими поверхностями погруженного тела и к способу использования этого устройства.

Уровень техники

Свойства плавучести были изучены в качестве источника возобновляемой или зеленой энергии вследствие возможности использования выталкивающих усилий в существующих водных пространствах без создания дополнительного загрязнения окружающей среды и парниковых газов.

Плавучие устройства из существующего уровня техники обычно зависят от использования энергии плавучести волн или подвижных вод, а также имеют ограниченные применения, поскольку они могут быть установлены в конкретных местах, в которых волны или подвижные воды доступны для обеспечения работы. Кроме того, такие устройства из уровня техники не выдают подходящего уровня энергии, поскольку энергия на выходе таких устройств из уровня техники подвержена колебаниям в волнах, приливам и отливам и сезонным изменениям в уровне воды.

Еще одна проблема существующих плавучих устройств состоит в том, что они часто представляют собой сложные устройства с множеством компонентов, которым необходимо частое техническое обслуживание и ремонт и которые дороги для реализации и работы. Кроме того, такие сложные устройства часто имеют низкую эффективность и в целом ненадежны вследствие их чрезмерно сложных конструкций.

Таким образом, существует необходимость в устройстве, которое могло быть установлено в любом месте и которое выполнено с возможностью захвата выталкивающих усилий для производства энергии соответствующим образом. Именно к таким устройству и способу его использования относятся предлагаемые изобретения.

Краткое описание чертежей

Аналогичные ссылочные номера на чертежах отражают и относятся к идентичному или схожему элементу или функции. Реализации настоящего изобретения могут быть более понятны при их анализе, представленном в приведенном далее подробном описании. Такое описание ссылается на приложенные наглядные иллюстрации, схемы, графики, чертежи и приложения.

На фиг. 1 показан схематический вид устройства, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 2 показан вид в разрезе блока устройства, показанного на фиг. 1.

На фиг. 3А показан вид в разрезе внешнего резервуара согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 3В показан вид сверху внешнего резервуара, показанного на фиг. 3А.

На фиг. 4А показан вид в разрезе отделяемого модуля, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 4В показан вид снизу отделяемого модуля, показанного на фиг. 4А.

На фиг. 4С показан вид сверху отделяемого модуля, показанного на фиг. 4А.

На фиг. 5А показан вид в разрезе отделяемого модуля и внутренней кольцевой стенки согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке, в полностью погруженном состоянии.

На фиг. 5В показан вид в разрезе отделяемого модуля и кольцевой стенки, показанной на фиг. 5А в преднаполненном состоянии.

На фиг. 5С показан вид в разрезе отделяемого модуля и кольцевой стенки, показанные на фиг. 5А в полностью выдвинутом состоянии.

На фиг. 6 показан вид в разрезе внутреннего подъемника, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке, и показанного погруженным во внешней резервуар.

На фиг. 7 показан вид в разрезе примера реализации внешнего подъемника, показанного погруженным во внешний резервуар согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 8А показан вид в разрезе верхнего удлинителя, показанного на фиг. 7.

На фиг. 8В показан вид сверху верхнего удлинителя, показанного на фиг. 8А.

На фиг. 9А показан вид сбоку примера реализации внешнего подъемника, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 9В показан вид сверху внешнего подъемника, показанного на фиг. 9А.

На фиг. 9С показан вид в разрезе верхнего удлинителя внешнего подъемника, показанного на фиг. 9А.

На фиг. 10А показан вид в разрезе нижней части внешнего подъемника по фиг. 9А.

- 1 027589

На фиг. 10В показан вид снизу нижней части внешнего подъемника, показанного на фиг. 10А.

На фиг. 10С показан вид сверху нижней части внешнего подъемника, показанного на фиг. 10А.

На фиг. 11 показан схематический вид гидравлической системы захвата согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 12 показан перспективный вид примера реализации дифференциального устройства обмена воздушными массами согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 13 показан вид спереди примера реализации дифференциального устройства обмена воздушными массами согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 14 показан вид в разрезе устройства в полностью погруженном состоянии, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 15 показан вид в разрезе устройства по фиг. 14 в преднаполненном состоянии.

На фиг. 16 показан вид в разрезе устройства по фиг. 14 в промежуточном положении между погруженным и выдвинутом состояниями.

На фиг. 17 показан вид в разрезе устройства по фиг. 14 в промежуточном положении между погруженным и выдвинутом состояниями с воздушным пространством, которое не показано для обеспечения ясности.

На фиг. 18 показан вид в разрезе устройства по фиг. 14 в полностью выдвинутом состоянии.

На фиг. 19 показан вид в разрезе примера реализации устройства, выполненного согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

На фиг. 20 показан вид в вертикальном разрезе примера реализации устройства массообмена согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

Осуществление изобретения

До подробного пояснения по меньшей мере одного примера реализации настоящего изобретения, подробно раскрытого в настоящей заявке, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено в своем применении особенностями конструкции и конфигурации компонентов или этапами или методиками, представленными в приведенном далее описании или показанными на чертежах. Настоящее изобретение, раскрытое в настоящей заявке, допускает другие примеры реализации или допускает реализацию или выполнение различными способами. Кроме того, следует понимать, что формулировки и терминология, использованные в настоящей заявке, предназначены исключительно для описания и их не следует рассматривать в качестве ограничения настоящего изобретения, раскрытого и заявленного в настоящей заявке каким бы то ни было образом, если только явно не указано обратное.

В приведенном далее подробном описании примеров реализации настоящего изобретения, представлено много конкретных подробных сведений для обеспечения более полного понимания настоящего изобретения. Однако, специалисту в уровне техники будет очевидно, что настоящее изобретение в рамках настоящей заявки может быть реализовано без этих конкретных сведений. В других случаях, известные особенности не были подробно описаны для предотвращения нежелательного усложнения настоящего описания.

Согласно настоящему описанию обозначение а-η, присоединенное к позиционным обозначениям, предназначено как подходящее сокращение только для приведения ссылки по меньшей мере на один элемент или особенность, заданных соответствующим ссылочным номером (например, 100а-п). Аналогично, буква после ссылочного номера предназначена для приведения ссылки на пример реализации особенности или элемент, который может быть выполнен аналогичным, но не обязательно идентичным ранее описанному элементу или особенности с идентичным ссылочным номером (например, 100, 100а, 100Ь и т.д.). Такие сокращенные обозначения использованы только для ясности и удобства и их не следует толковать в качестве ограничения настоящего изобретения каким бы то ни было образом, если явно не указано обратное.

Кроме того, если только явно не указано обратное, или относится к включающему или, а не к исключающему или. Например, условие А или В отвечает любому из следующих требований: А представляет собой истину (или действительный) и В представляет собой ложь (или недействительный), А представляет собой ложь (или недействительный) и В представляет собой истину (или действительный), и А и В представляют собой истину (или действительный).

Данное описание следует толковать для включения одного или по меньшей мере одного, а единственное число также содержит форму множественного числа, если только не очевидно, что это означает иное.

В итоге, любая ссылка на один пример реализации или один из примеров реализации в настоящем описании означает, что конкретный элемент, особенность, конструкция или характеристика, описанная в отношении этим примером реализации, включена по меньшей мере в один пример реализации.

Появления фразы в одном примере реализации в различных местах в описании вовсе не означает, что все они ссылаются на идентичный пример реализации.

На фиг. 1 показан пример реализации устройства 100 согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке. Устройство 100 содержит два блока 101а и 101Ь, соединенных дифференциальным устройством 102 обмена воздушными массами. Каждый блок 101 содержит внешний резервуар

- 2 027589

104, отделяемый модуль 106, внутренний подъемник 108 и внешний подъемник 110, соединенный с гидравлической системой захвата 112. Внешний резервуар 104, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 114, что будет описано далее в настоящей заявке.

Два блока 101а и 101Ь выполнены, по существу, идентичными по конструкции и функциональности. Таким образом, в настоящей заявке будет подробно описан только блок 101.

Согласно фиг. 2-3В внешний резервуар 104 может представлять собой любой внешний резервуар 104, выполненный с возможностью вмещения жидкости 114, такой как вода или любая другая подходящая жидкость 114. Внешний резервуар 104 может иметь любой подходящий размер и форму, однако он показан, по существу, цилиндрическим по форме, и может иметь открытый конец, по существу, плоское горизонтальное дно 116 и, по существу, вертикально проходящую стенку 118 цилиндрического резервуара. В некоторых примерах реализации стенка 118 резервуара может содержать по меньшей мере одну часть, такую как первая часть 118а стенки резервуара и вторую часть 118Ь стенки резервуара. Внешний резервуар 104 выполнен из стали или другого некоррозирующего материала с достаточной прочностью и износостойкостью. Внешний резервуар 104 может содержать крышку (не показана) для защиты блока 101 и жидкости 114 во внешнем резервуаре 104 от элементов. Крышка может быть выполнена с возможностью запирания для предотвращения несанкционированного доступа к внутренней части внешнего резервуара 104. Кроме того, внешний резервуар 104 может содержать, например, изолирующие, нагревающие и/или охлаждающие средства, выпускной и впускной клапаны.

Внешний резервуар 104 может быть выполнен неподвижным или установлен на подвижной платформе (не показана), такой как наземное транспортное средство, водное транспортное средство или воздушное транспортное средство. Жидкость 114, содержащаяся во внешнем резервуаре 104, может представлять собой любую жидкость 114, такую как водопроводная вода, дистиллированная вода, морская вода, озерная вода, минеральное масло, двигательное масло и их сочетания, и может содержать любое количество химических добавок, таких как соль и/или рН буфферы, в зависимости от параметров среды в месте положения внешнего резервуара 104 и выбранного материала для внешнего резервуара 104 и устройства 100. В неограничивающем примере, жидкость 114, использованная во внешнем резервуаре 104, взаимодействующем с предельно низкими температурами, может содержать этиленгликоль, воду и этиленгликоль в различных пропорциях или другие незамерзающие агенты для предотвращения замерзания жидкости 114. Кроме того, жидкость 114 во внешнем резервуаре 104 может быть обработана с использованием бактерицидных средств и/или других химических или биологических средств для предотвращения роста нежелательных организмов.

Следует понимать, что два внешних резервуара 104а и 104Ь, вмещающие два блока 101а и 101Ь, могут иметь различные формы и размеры, могут быть выполнены из различных материалов и могут содержать различные жидкости. Два внешних резервуара 104а и 104Ь могут сообщаться через текучую среду друг с другом или не могут иметь такой связи.

Внешний резервуар имеет по меньшей мере две кольцевые стенки, проходящие, по существу, вертикально от его дна 116, а именно может иметь внешнюю кольцевую стенку 120 и внутреннюю кольцевую стенку 122. Внешняя кольцевая стенка 120 и внутренняя кольцевая стенка 122 проходят, по существу, перпендикулярно от дна 116 внешнего резервуара 104 и, по существу, параллельно друг другу. Согласно настоящему описанию, термин по существу предназначен для включения некоторых небольших отклонений, таких как вследствие технологических допусков, деформирования, износа, изгиба под давлением и их сочетания.

Внешняя кольцевая стенка 120 проходит от дна 116 до первой высоты, а внутренняя кольцевая стенка 122 проходит от дна 116 до второй высоты. Первая высота меньше высоты внешнего резервуара 104 для жидкости 114 для свободного перемещения над верхней частью внешней кольцевой стенки 120. Вторая высота может быть меньше первой высоты и меньше высоты внешнего резервуара 104 для жидкости 114 для свободного протекания над верхней частью внутренней кольцевой стенки 122. В некоторых примерах реализации первая высота внешней кольцевой стенки 120 и вторая высота внутренней кольцевой стенки 122 могут быть выполнены идентичными или, по существу, идентичными друг другу, а в других примерах реализации вторая высота может быть больше первой высоты. Внешняя кольцевая стенка 120 и внутренняя кольцевая стенка 122 расположены на расстоянии друг от друга, таком как приблизительно 1 дюйм (2,54 см), и взаимодействуют со стенкой 118 резервуара для задания двух, по существу, цилиндрических концентрических кольцевых пространства, а именно первого кольцевого пространства 124 между внешней кольцевой стенкой 120 и стенкой 118 резервуара и второго кольцевого пространства 126 между внешней кольцевой стенкой 120 и внутренней кольцевой стенкой 122. Внутренняя кольцевая стенка 122 дополнительно взаимодействует с дном 116 для задания цилиндрического пространства 128 во внутренней кольцевой стенке 122. Следует понимать, однако, что внешняя кольцевая стенка 120 и внутренняя кольцевая стенка 122 могут быть расположены на расстоянии, которое больше или меньше 1 дюйма (2,54 см), и могут задавать любые другие подходящие концентрические формы, что будет очевидно специалисту в уровне техники с учетом настоящего описания.

Внешний резервуар 104 снабжен воздуховодом 130, проходящим, по существу, вертикально через центр его дна 116. Воздуховод 130 выполнен, по существу, цилиндрическим по форме и содержит кла- 3 027589 пан 132 или другие средства для выборочного закрытия и открытия воздуховода 130 для обеспечения возможности прохождения воздуха и/или жидкости 114 через воздуховод 130. Воздуховод 130 проходит, по существу, параллельно внутренней кольцевой стенке 122 и расположен в цилиндрическом пространстве 128, заданном внутренней кольцевой стенкой 122. Воздуховод 130 проходит до высоты, по меньшей мере идентичной высоте внутренней кольцевой стенки 122, однако следует понимать, что воздуховод 130 может проходить до различных высот, включая высоты, которые выше или ниже, например до высоты внутренней кольцевой стенки 122. Клапан 132 может представлять собой любой обычный клапан 132, такой как шаровой клапан, обратный клапан, ручной клапан и их сочетание. Воздуховод может дополнительно содержать клапан 148 доступа, который может быть использован для отведения воздуха или для введения воздуха в воздуховод 130.

Внешняя кольцевая стенка 120, внутренняя кольцевая стенка 122 и воздуховод 130 могут быть выполнены из любого подходящего материала и могут быть выполнены из идентичного материала, аналогичного материалу внешнего резервуара 104. Внешняя кольцевая стенка 120, внутренняя кольцевая стенка 122 и воздуховод 130 могут быть прикреплены к дну 116 внешнего резервуара 104 посредством любых подходящих средств, таких как сварные соединения, болты, заклепки или клеи и их сочетания. Кроме того, внешняя кольцевая стенка 120, внутренняя кольцевая стенка 122, воздуховод 130 и внешний резервуар 104 могут быть сформированы в качестве единого корпуса посредством способов, известных в уровне техники. Следует понимать, что любое количество кольцевых стенок и воздуховодов с различной высотой могут быть использованы с настоящим изобретением, раскрытым в настоящей заявке, такое как один, три, пять, шесть и более.

Согласно фиг. 4А-5С отделяемый модуль 106 выполнен, по существу, цилиндрическим по форме, имеет закрытый верхний конец 134, закрытый нижний конец 136 и цилиндрическую стенку 138, проходящую, по меньшей мере, частично под закрытым нижним концом 136 для задания, по существу, цилиндрической камеры 140 вытеснения. Закрытый верхний конец 134, закрытый нижний конец 136 и, по существу, цилиндрическая стенка 138 отделяемого модуля 106 взаимодействуют для задания закрытой камеры 142, которая заполнена газом, закупорена и расположена под давлением для предотвращения сжатия закрытой камеры 142 вследствие внешнего давления жидкости 114. Закрытая камера 142 задает цилиндрическую полость 146, выполненную с возможностью приема воздуховода 130 согласно приведенному далее описанию.

Отделяемый модуль 106 выполнен с возможностью размещения в цилиндрическом пространстве 128, заданном внутренней кольцевой стенкой 122. Отделяемый модуль 106 выполнен с возможностью опускания или погружения во внешний резервуар 104 таким образом, что этот отделяемый модуль 106, по меньшей мере, частично размещен в цилиндрическом пространстве 128, заданном внутренней кольцевой стенкой 122, и выполнен с возможностью перемещения, по существу, в вертикальном направлении относительно внутренней кольцевой стенки 122 и внешнего резервуара 104. Стенка 138 отделена от внутренней кольцевой стенки 122 первым кольцевым промежутком 139. Закрытый верхний конец 134 может, при необходимости, иметь амортизирующие накладки 135 (см. фиг. 14), которые функционируют с обеспечением смягчения воздействие и распределения напряжения при контакте отделяемого модуля 106 с внутренним подъемником 108 согласно приведенному далее описанию. Амортизирующие накладки 135 могут быть прикреплены к отделяемому модулю 106 или могут быть откреплены в зависимости от потребностей.

Размер отделяемого модуля 106 может быть изменен в зависимости от выходных потребностей устройства 100. Объем воздуха, введенного в отделяемый модуль 106, и конструктивная целостность отделяемого модуля 106 соответствуют параметрам безопасности давления, связанного с каждым устройством 100. Отделяемый модуль 106 расположен под давлением с внутренней стороны для предотвращения возможности взрывов, например путем введения жидкости под давлением в закрытую камеру 142 посредством клапана 144. Объем газа под давлением может быть закупорен в закрытой камере 142 посредством крышки (не показана), наваренной на верхнюю часть отделяемого модуля 106, и закупорен как крышка в дне, но над стенкой камеры 140 вытеснения. Длина камеры 140 вытеснения будет переменно зависит от планируемой нагрузки отделяемого модуля 106. Длина камеры 140 вытеснения непосредственно связана с объемом и длиной перемещения.

Отделяемый модуль 106 может быть выполнен из любого подходящего материала с необходимой конструктивной прочностью и весом, такими как у закаленной стали, поликарбоната, пластика, стекловолокна, эпоксидной смолы и алюминия.

Функция отделяемого модуля 106 состоит в следующем: (а) обеспечение подъема; (Ь) сопровождение внутреннего подъемника 108 в его перемещении по направлению вверх; (с) заполнение верхнего воздушного промежутка между отделяемым модулем 106 и внутренним подъемником 108; (ά) поддержание функции преднаполнения; (е) поддержание преднаполнения во время перемещения устройства вверх; (ί) ограничение необходимости в дополнительном воздушном промежутке во время цикла; (д) выполнение функции открытой камеры, в которой воздух под давлением может заменить жидкость 114; (й) выполнение функции камеры, в которой жидкость 114 под давлением может заменить воздух; (ί) конкретные размеры отделяемого модуля 106 определяют длину перемещения и конструкцию внутреннего

- 4 027589 подъемника 108. Наиболее значимая функция отделяемого модуля 106 состоит в дополнительном подъеме и поддержании промежутка кольцевой стенки и верхней части кольцевой стенки в блоке 101.

Следует понимать, что камера 140 вытеснения может быть при необходимости расположена за пределами блока 101 или даже под блоком 101 или в альтернативном примере реализации могут быть использованы две камеры 140 вытеснения при условии, что уровень жидкости 114 во внешнем резервуаре 104Ь имеет высоту, идентичную уровню жидкости 114 во внешнем резервуаре 104а. В альтернативном примере реализации камера 140 вытеснения может быть установлена без прикрепления к отделяемому модулю 106 и может быть откреплена или приварена (с отверстиями на уровне пола) к внутренней части пола (не показана) рядом с внешним резервуаром 104 или под ним. Обе конструкции могут работать с устройством 100, выполненным согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке.

Камера 140 вытеснения, прикрепленная к полу, может быть использована в двухступенчатом устройстве 100 (имеющем два блока 101), причем обе конструкции могли бы быть использованы одновременно в четырехступенчатом устройстве 100 для смены каждого блока 101 в два этапа и удвоения длины перемещения. Цена перемещения с использованием камеры 140 вытеснения, прикрепленной к отделяемому модулю 106, представляет собой потери, составляющие приблизительно три фута (91,44 см) перепада давлений. Цена перемещения с использованием камеры 140 вытеснения, прикрепленной к полу, меньше, чем приблизительно половина вышеуказанной цены или составляет полтора фута (45,72 см) перепада давлений. Производственные расходы могут быть дополнительно уменьшены посредством более широкой и короткой камеры 140 вытеснения под внешним резервуаром 104 (это может уменьшить потери от перепада давлений, которые представляют собой эксплуатационные расходы).

Закрытая камера 142 отделяемого модуля задает цилиндрическую полость 146, в которой, по меньшей мере, частично размещен воздуховод 130. Воздуховод 130 выполняет функцию первичного доступа к камере 140 вытеснения и выполняет функции по заполнению и выводу воздуха из камеры 140 вытеснения без обеспечения возможности проникновения жидкости 114 в воздуховод 130. Воздуховод 130 может иметь такой размер, что он выполнен короче, чем высота отделяемого модуля 106, для обеспечения возможности сохранения небольшого промежутка между верхней частью воздуховода 130 и верхней частью цилиндрической полости 146 при полном опускании или погружении отделяемого модуля 106 во внешний резервуар 104. Воздуховод 130 может иметь размер, обеспечивающий его размещение в цилиндрической полости 146 закрытой камеры 142 без контакта с отделяемым модулем 106. Следует отметить, что в некотором примере реализации воздуховод 130 может контактировать с отделяемым модулем 106 таким образом, что отделяемый модуль 106 может быть расположен на воздуховоде 130. Воздуховод 130 сообщается через текучую среду с дифференциальным устройством 102 обмена воздушными массами и содержит основной запорный клапан 132 и клапан 148 доступа (см. фиг. 14) для введения воздуха под давлением во время преднаполнения устройства 100 согласно приведенному далее описанию.

На фиг. 6 внутренний подъемник 108 выполнен, по существу, цилиндрическим по форме и имеет открытый нижний конец 150, закрытый верхний конец 152, цилиндрическую стенку 154 и задает цилиндрическое пространство 156. Закрытый верхний конец 152 внутреннего подъемника 108 можно далее рассматривать в качестве области поверхности подъемника. Внутренний подъемник 108 размещен во внешнем резервуаре 104 посредством открытого нижнего конца 150, а его цилиндрическая стенка 154 имеет размер для размещения во втором кольцевом пространстве 126 между внутренней кольцевой стенкой 122 и внешней кольцевой стенкой 120 таким образом, что кольцевой промежуток 158 отделяет внешнюю кольцевую стенку 120 от внутреннего подъемника 108, а кольцевой промежуток 160 отделяет внутренний подъемник 108 от внутренней кольцевой стенки 122. Кольцевой промежуток 158 и кольцевой промежуток 160 могут быть, по меньшей мере, частично заполнены жидкостью 114 и/или воздухом. Внутренний подъемник 108 расположен, по существу, параллельно внутренней кольцевой стенке 122 и внешней кольцевой стенке 120, однако не контактирует с ними за исключением того, что внутренний подъемник 108 может быть установлен или размещен на верхней части внутренней кольцевой стенки 122 при полном погружении внутреннего подъемника 108 во внешнем резервуаре 104. Внутренний подъемник 108 расположен во внешнем резервуаре 104 таким образом, что закрытый верхний конец 152 контактирует с верхним концом 134 отделяемого модуля 106.

Внутренний подъемник 108 выполнен, по существу, полым и, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 114 и/или воздухом. Внутренний подъемник 108 может иметь газовую и/или реализуемую через текучую среду связь с внешним подъемником 110 посредством, например, по меньшей мере одного воздушного клапана 162 или посредством других подходящих средств, известных в уровне техники. Внутренний подъемник 108 вмещает отделяемый модуль 106.

Внутренний подъемник 108 может быть выполнен из любого подходящего материала с необходимой конструктивной прочностью и весом, такими как у закаленной стали, поликарбоната, пластика, стекловолокна, эпоксидной смолы и алюминия. Внутренний подъемник 108 выполнен с возможностью перемещения, по существу, в вертикальном направлении относительно внешней кольцевой стенки 120, внутренней кольцевой стенки 122 и внешнего резервуара 104. Кольцевые столбы жидкости 114, отделяющие внутренний подъемник 108 от внешней кольцевой стенки 120 и внутренней кольцевой стенки 122, совместно прилагают усилие к внутреннему подъемнику 108 для стабилизации его, по существу,

- 5 027589 вертикального перемещения. Каждая сторона внешней кольцевой стенки 120, внутренней кольцевой стенки 122 и внутреннего подъемника 108 расположена под давлением за счет воздействия воздуха или жидкости 114, внутреннее давление остается немного выше внешнего давления, а материал был разработан необходимым образом для выдерживания изгиба, направленного внутрь взрыва и взрыва.

Функция внутреннего подъемника 108 состоит в (а) выполнении подъема; (Ь) функционировании в качестве верхнего удлинителя или увеличителя; (с) функционировании в качестве верхнего разделителя; (б) преобразовании перепада давлений в подъем; (е) работе вместе с отделяемым модулем 106 и внешней кольцевой стенкой 120 и внутренней кольцевой стенкой 122 для увеличения дифференциального обмена; (ί) затоплении блока 101; (д) поддержании блока 101.

На фиг. 7-8В показан пример реализации внешнего подъемника 110, имеющего, по существу, цилиндрическую форму. Внешний подъемник 110 имеет цилиндрическую стенку 170, открытый нижний конец 172, закрытый верхний конец 174 и задает нижнее цилиндрическое пространство 176.

Закрытый верхний конец 174 внешнего подъемника 110 имеет верхнюю поверхность 178 и нижнюю поверхность 180. Стенка 170 проходит частично над закрытым верхним концом 174 для задания верхнего удлинителя 182.

Внешний подъемник 110 вставлен во внешний резервуар 104 посредством его открытого нижнего конца 172 и имеет такой размер, что стенка 170 внешнего подъемника 110 частично расположена в первом кольцевом пространстве 124 между внешней кольцевой стенкой 120 и стенкой 118 резервуара. Диаметр открытого нижнего конца 172 больше, чем диаметр внешней кольцевой стенки 120, однако меньше, чем диаметр внешнего резервуара 104, так что кольцевой промежуток 184 отделяет внешнюю кольцевую стенку 120 от стенки 170 внешнего подъемника 110 при размещении внешнего подъемника 110 во внешнем резервуаре 104. Кольцевой промежуток 184 может быть, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 114 и/или воздухом. Одновременно с этим кольцевой промежуток 186 отделяет стенку 170 от стенки 118 резервуара. Кольцевой промежуток 186 может быть, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 114 и/или воздухом.

Для погружения внешнего подъемника 110 во внешний резервуар 104, воздушный клапан 188 использован для выпуска воздуха из закрытого верхнего конца 174 внешнего подъемника 110 в атмосферу. Данный воздушный клапан 188 ненадолго открыт во время первоначального этапа и остается закрытым во время работы устройства 100. Стенка 170 внешнего подъемника 110 ориентирована параллельно внешней кольцевой стенке 120 при размещении внешнего подъемника 110 во внешнем резервуаре 104.

При полном погружении внешнего подъемника 110 во внешнем резервуаре 104, стенка 170 внешнего подъемника 110 проходит над поверхностью жидкости 114 во внешнем резервуаре 104 для сохранения верхнего удлинителя 182, по существу, без жидкости 114 и для удлинения верхней части, окружающей внешний подъемник 110.

Нижняя поверхность 180 нижнего цилиндрического пространства 176 задана (или расположена) на верхней части внешней кольцевой стенки 120 при полном погружении внешнего подъемника 110 во внешнем резервуаре 104. Нижнее цилиндрическое пространство 176 окружает внешнюю кольцевую стенку 120 и внутреннюю кольцевую стенку 122 при размещении внешнего подъемника 110 во внешнем резервуаре 104 и вмещает отделяемый модуль 106 и внутренний подъемник 108. Нижнее цилиндрическое пространство 176, по меньшей мере, частично заполнено жидкостью 114 и/или воздухом. Нижнее цилиндрическое пространство 176 имеет газовую и/или реализуемую через текучую среду связь с верхним удлинителем 182 посредством воздушного клапана 18 или посредством любых других подходящих средств, известных в уровне техники.

Внешний подъемник 110 может быть выполнен из любого подходящего материала с необходимой конструктивной прочностью и весом, такими как у закаленной стали, поликарбоната, пластика, стекловолокна, эпоксидной смолы и алюминия. Внешний подъемник 110 выполнен с возможностью перемещения, по существу, в вертикальном направлении относительно внешнего резервуара 104 и внешней кольцевой стенки 120. Жидкость 114, которая частично заполняет кольцевой промежуток 184 между внешним подъемником 110 и внешней кольцевой стенкой 120, и кольцевой столбец жидкости в кольцевом промежутке 186, разделяющий внешний подъемник 110 и стенку 118 резервуара, совместно прикладывают усилие к внешнему подъемнику 110 для сохранения его, по существу, вертикального перемещения. Данный процесс может быть далее назван как гидропневматическое гидравлическое центрирование или динамического центрирование для краткости. Кроме того, перемещение внешнего подъемника 110 может быть сохранено, по существу, вертикальным посредством износостойких направляющих (не показаны), установленных на внешней кольцевой стенке 120 и внутренней кольцевой стенке 122 и на стенке 170, задающих нижнее цилиндрическое пространство 176 внешнего подъемника 110. Кроме того, в некоторых примерах реализации по меньшей мере один груз может быть размещен на внешнем подъемнике 110 или соединен с ним для содействия погружению блока 101.

На фиг. 9А-10С показан пример реализации внешнего подъемника 110а. Внешний подъемник 110а содержит нижнюю часть 190, к которой прикреплен цилиндрический верхний удлинитель 192.

Нижняя часть 190 выполнена, по существу, цилиндрической по форме и имеет цилиндрическую стенку 194, открытый нижний конец 196, вогнутый закрытый верхний конец 198 и задает нижнее цилин- 6 027589 дрическое пространство 200. Внешний подъемник 110а сначала вставлен во внешний резервуар 104 посредством его открытого нижнего конца 196 и имеет такой размер, что внешний подъемник 110 частично размещен в первом кольцевом пространстве 124 между внешней кольцевой стенкой 120 и стенкой 118 резервуара. Диаметр открытого нижнего конца 196 больше, чем диаметр внешней кольцевой стенки 120, так что кольцевой промежуток отделяет внешнюю кольцевую стенку 120 от стенки 194 при размещении внешнего подъемника 110а во внешнем резервуаре 104. Кольцевой промежуток может быть, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 114 и/или воздухом. Одновременно с этим диаметр открытого нижнего конца 196 меньше, чем диаметр внешнего резервуара 104, так что кольцевой промежуток разделил стенку 118 резервуара внешнего резервуара 104 и стенки 194 внешнего подъемника 110а. Для погружения внешнего подъемника 110а, воздушный клапан 202 использован для выпуска воздуха из закрытого верхнего конца 198 в атмосферу. Данный воздушный клапан 202 ненадолго открыт во время первоначального этапа и остается закрытым во время работы устройства 100. Стенка 194 ориентирована параллельно внешней кольцевой стенке 120 при размещении внешнего подъемника 110а во внешнем резервуаре 104. Закрытый верхний конец 198 имеет верхнюю поверхность 204 и нижнюю поверхность 206.

Верхний удлинитель 192 содержит стенку 208, которая проходит над поверхностью жидкости 114 во внешнем резервуаре 104 для сохранения верхнего удлинителя 192, по существу, без жидкости и для удлинения верхней части, окружающей внешний подъемник 110, при размещении внешнего подъемника 110а во внешнем резервуаре 104. Верхний удлинитель 192 может быть прикреплен к нижней части 190 любым подходящим образом, например путем использования закраины (не показана), сварных соединений, соединений пайкой, крепежей, болтов, клеящих веществ и их сочетаний.

Нижняя поверхность 206 нижнего цилиндрического пространства 200 может быть задана (или расположена) на верхней части внешней кольцевой стенки 120 при полном погружении внешнего подъемника 110а во внешнем резервуаре 104. Нижнее цилиндрическое пространство 200 окружает внешнюю кольцевую стенку 120 и внутреннюю кольцевую стенку 122 при размещении внешнего подъемника 110а во внешнем резервуаре 104 и вмещает отделяемый модуль 106 и внутренний подъемник 108. Нижнее цилиндрическое пространство 200, по меньшей мере, частично заполнено жидкостью 114 и/или воздухом. Нижнее цилиндрическое пространство 200 имеет газовую и/или реализуемую через текучую среду связь с верхним удлинителем 192 посредством воздушного клапана 202 или любых других подходящих средств, известных в уровне техники.

Внешний подъемник 110а может быть реализован, например, аналогично внешнему подъемнику 110. Внешний подъемник 110а выполнен с возможностью перемещения, по существу, в вертикальном направлении относительно внешнего резервуара 104 и внешней кольцевой стенки 120. Жидкость 114, которая частично заполняет кольцевое пространство 124 между внешним подъемником 110а и внешней кольцевой стенкой 120, и кольцевой столбец жидкости, разделяющий внешний подъемник 110а и стенку 118 резервуара, совместно прикладывают усилие к внешнему подъемнику 110а для сохранения его, по существу, вертикального перемещения.

Согласно фиг. 11 гидравлическая система 112 захвата содержит гидравлический цилиндр 210 захвата, гидравлический накопитель 212, сообщающийся через текучую среду с гидравлическим цилиндром 210 захвата, и запорный клапан 214.

Гидравлический цилиндр 210 захвата прикреплен к внешнему подъемнику 110 или соединен с ним и сообщается через текучую среду с гидравлическим накопителем 212. Гидравлический цилиндр 210 захвата совершает перемещение с использованием внешнего подъемника 110 устройства 100 и вытесняет гидравлическую жидкость под давлением в гидравлический накопитель 212, если давление подъема устройства 100 превышает минимальное давление, установленное в гидравлическом накопителе 212. При превышении минимального давления происходит сохранение гидравлической жидкости под давлением в гидравлическом накопителе 212 до ее использовании согласно приведенному далее описанию.

Запорный клапан 214 может быть приведен в действие для блокирования или предотвращения перемещения гидравлического цилиндра 210 захвата с обеспечением, таким образом, предотвращения перемещения внешнего подъемника 110 во время этапа преднаполнения блока 101.

Дополнительный гидравлический двигатель 215 гидравлического генератора (не показан) может сообщаться через текучую среду с гидравлическим накопителем 212 и может создавать механическую или электрическую энергию путем использования гидравлической жидкости под давлением из гидравлического накопителя 212.

Согласно фиг. 12 дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке, содержит по меньшей мере одну емкость 216, сообщающуюся через текучую среду с воздуховодом 130, гидроусилитель 218, сообщающийся через текучую среду с гидравлическим накопителем 212.

Дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами может содержать по меньшей мере одну емкость 216, расположенную с возможностью разделения объемов воздуха с идентичными размерами и возможностью обеспечения давления на обеих сторонах емкостей 216. Емкости 216 сообщаются через текучую среду с отделяемым модулем 106 посредством воздуховода 130 и выполнены с возможностью перемещения между первым и вторым положениями для перемещения объема жидкости 114

- 7 027589 из камеры 140 вытеснения, путем вытеснения объема воздуха в камеру 140 вытеснения через воздуховод 130. Емкости 216 дополнительно соединены с приводной штангой 220 таким образом, что приводная штанга 220 совершает перемещение, поскольку емкости 216 совершают перемещение между первым и вторым положениями.

Гидроусилитель 218 может быть реализован в качестве гидравлического плунжера или любым другим подходящим образом. Гидроусилитель 218 сообщается через текучую среду с гидравлическим накопителем 212 и имеет размер для выдачи достаточной энергии на дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами согласно приведенному далее описанию. Гидроусилитель 218 прикреплен к приводной штанге 220 и выполнен с возможностью выборочного приложения усилия посредством приводной штанги 220, так что гидроусилитель 218 может способствовать перемещению емкостей 216 между первым и вторым положениями. Усилие, используемое гидроусилителем 218, обеспечено от гидравлической жидкости под давлением, полученной из гидравлического накопителя 212. Гидроусилитель 218 перемещает приводную штангу 220, которая в свою очередь способствует работе дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами.

На фиг. 13 показан пример реализации дифференциального устройства 102а обмена воздушными массами. Дифференциальное устройство 102а обмена воздушными массами может быть реализовано аналогично устройству 102 обмена воздушными массами и содержать по меньшей мере одну емкость 216а, сообщающуюся через текучую среду с воздуховодом 130, гидроусилитель 218а, сообщающийся через текучую среду с гидравлическим накопителем 212, приводную штангу 220а и уравновешиватель 222.

Дифференциальное устройство 102а обмена воздушными массами может содержать по меньшей мере одну емкость 216, выполненную с возможностью разделения объемов воздуха с идентичными размерами и возможностью обеспечения наличия давлений на обеих сторонах емкостей 216а. Емкости 216а сообщаются через текучую среду с отделяемым модулем 106 посредством воздуховода 130 и выполнены с возможностью перемещения между первым и вторым положениями с обеспечением вытеснения объема жидкости 114 из камеры 140 вытеснения путем вытеснения объема воздуха в камеру 140 вытеснения через воздуховод 130. Емкости 216а дополнительно соединены с приводной штангой 220а таким образом, что приводная штанга 220а совершает перемещение, поскольку емкости 216а совершают перемещение между первым и вторым положениями.

Гидроусилитель 218а может быть реализован в качестве гидравлического плунжера или любым другим подходящим образом. Гидроусилитель 218а сообщается через текучую среду с гидравлическим накопителем 212 и имеет размер для подачи достаточной энергии на дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами согласно приведенному далее описанию. Гидроусилитель 218а прикреплен к приводной штанге 220а и выполнен с возможностью выборочного приложения усилия посредством приводной штанги 220а таким образом, что гидроусилитель 218а может способствовать перемещению емкостей 216а между первым и вторым положениями. Усилие, использованное гидроусилителем 218а, подведено от гидравлической жидкости под давлением, полученной из гидравлического накопителя 212. Гидроусилитель 218а перемещает приводную штангу 220а, которая в свою очередь способствует работе дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами. Приводная штанга 220а прикрепленный к нему уравновешиватель 222, уравновешиватель 222 использован для регулирования обмена и способствования обмену после достижения промежуточного положения между первым и вторым положениями емкостей 216а.

Первоначальная энергии от опускающего блока 101 больше, чем необходимо в начале обмена, равна в средней точке и уменьшается до достижения перепада. Уравновешиватель 222 обеспечивает возможность захвата первоначальной избыточной энергии, затем его используют для способствования дифференциальному устройству 102 обмена воздушными массами во время уменьшения энергии. Гидроусилитель 218а использован для компенсации дифференциальных потерь путем использования гидравлической жидкости под давлением из гидравлического накопителя 212. Дифференциальное устройство 102а обмена воздушными массами может быть соединено по меньшей мере с двумя блоками 101а и 101Ь при добавлении дополнительной операции к одной стороне дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами; емкости 216 совершают перемещение в противоположном направлении. Дополнительная операция может быть обеспечена прямо или механически. Дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами использовано для управления скоростью преднаполнения и циклической работы и/или перемещения устройства 100.

Перемещения дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами путем использования регуляторов потока на гидроусилителе 218, таких как гидравлический запорный клапан 214 (фиг. 11) или другие клапаны, такие как обратные клапаны, управляющие клапаны для управления потоками и их сочетания. Это обеспечивает возможность регулирования обмена воздухом между блоком 101а и блоком 101Ь. Скорость обмена измерена путем ответа на поддерживаемый подъем внешнего подъемника 110 в зависимости от изготовления гидравлической жидкости под заданным давлением. Перемещение или работу блока 101 устройства 100 регулируют по требованиям к гидравлической подаче. Скорость, при которой получают и поддерживают эту гидравлическую подачу, регулируют путем управления потоком

- 8 027589 дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами. Дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами использует три усилия для функционирования, а именно отработавший воздух от опускающего блока 101, который размещен в емкости 216, работу уравновешивателя 222 и усилие, приложенное к приводной штанге 220 гидроусилителем 218. Отработавший воздух из блока 101а находится под давлением и направлен к дифференциальному устройству 102 обмена воздушными массами, которое, в свою очередь, способствует преодолению требуемых давлений камеры 140 вытеснения блока 101Ь.

Запирающее приспособление для дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами представляет собой запорный клапан 224 для емкостей 216. Для предотвращения возможности перемещения дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами воздух выпущен из емкостей 216 дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами в атмосферу. Полная перенастройка и/или регулировка устройства 100 была бы необходима после выпуска воздуха из емкостей 216 дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами.

Процесс сборки, погружения и преднаполнения устройства 100 будет объяснен по отношению только к одному блоку 101. Следует понимать, что идентичный процесс повторяют для блока 101а и блока 101Ь устройства 100. Настройка по отношению к дифференциальному устройству 102 обмена воздушными массами будет подробно пояснена далее.

Согласно фиг. 14-17 блок 101 собран путем первоначального заполнения внешнего резервуара 104 жидкостью 114 таким образом, что уровень жидкости 114 превышает высоты внешней кольцевой стенки 120, внутренней кольцевой стенки 122, первого кольцевого пространства 124, второго кольцевого пространства 126 и цилиндрического пространства 128. Первое кольцевое пространство 124, второе кольцевое пространство 126 и цилиндрическое пространство 128, по существу, полностью заполнены жидкостью 114. Количество использованной жидкости 114 будет меняться в зависимости от размера устройства 100 и внешнего резервуара 104. При использовании двух внешних резервуаров 104а и 104Ь, оба должны быть заполнены жидкостью 114 согласно приведенному описанию, а дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами должно сообщаться через текучую среду с воздуховодами 130 обоих внешних резервуаров 104а и 104Ь.

Затем отделяемый модуль 106 погружен в цилиндрическом пространстве 128, заданном внутренней кольцевой стенкой 122. Любой воздух, удерживаемый в камере 140 вытеснения, выпущен путем выборочного открытия клапана 148 доступа воздуховода 130 для удаления положительной плавучести отделяемого модуля 106 и для обеспечения возможности полного погружения отделяемого модуля 106 таким образом, что камера 140 вытеснения отделяемого модуля 106 лежит на дне 116 внешнего резервуара 104. Происходит выпуск достаточного количества воздуха из камеры 140 вытеснения для обеспечения нейтральной плавучести отделяемого модуля 106 на данном этапе.

После полного погружения отделяемого модуля 106, внутренний подъемник 108 вставлен во внешний резервуар 104 посредством его открытого нижнего конца. Внутренний подъемник 108 погружен таким образом, что он частично расположен во втором кольцевом пространстве 126, заданное между внутренней кольцевой стенкой 122 и внешней кольцевой стенкой 120. Внутренний подъемник 108 опущен во внешнем резервуаре 104 до расположения внутреннего подъемника 108 на верхней части внутренней кольцевой стенки 122 согласно приведенному выше описанию. Любой воздух, захваченный во внутреннем подъемнике 108, может быть выпущен, например, путем кратковременного открытия воздушного клапана 162. После полного погружения внутреннего подъемника 108, воздушный клапан 162 закрыт и сохраняет закрытое положение в течение работы устройства 100.

Затем внешний подъемник 110 погружен во внешней резервуар 104 посредством его открытого нижнего конца 1961 таким образом, что внешний подъемник 110 частично размещен в первом кольцевом пространстве 124 между внешней кольцевой стенкой 120 и стенкой 118 резервуара. Любой воздух, захваченный во внешнем подъемнике 110 выпущен посредством воздушного клапана 188. Внешний подъемник 110 опущен во внешнем резервуаре 104 до его размещения на верхней части внешней кольцевой стенки 120. После полного погружения внешнего подъемника 110, воздушный клапан 188 закрыт и остается в закрытом положении в течение работы устройства 100.

Уровень жидкости 114 во внешнем резервуаре 104 может быть отрегулирован на этот раз для обеспечения сохранения верхнего удлинителя 182 внешнего подъемника 110, по существу, без жидкости. Следует понимать, что преднаполнение устройства 100 приведет к повышению уровня жидкости 114 во внешнем резервуаре 104, поэтому следует поддерживать достаточный промежуток между уровнем жидкости 114 и верхней частью верхнего удлинителя 182.

На первоначальном этапе, показанном на фиг. 14, блок 101 полностью погружен и имеет по меньшей мере нейтральную плавучесть, однако также может иметь отрицательную плавучесть. Отделяемый модуль 106, внутренний подъемник 108, внешний подъемник 110, внешняя кольцевая стенка 120, внутренняя кольцевая стенка 122 и внешний резервуар 104 задают множество взаимосвязанных камер, которые формируют, по существу, криволинейный путь потока согласно приведенному далее описанию. Различные камеры, заданные частями устройства 100, по существу, заполнены жидкостью 114 на данном этапе несмотря на то, что следует понимать, что некоторое количество воздуха может быть по меньшей

- 9 027589 мере в одной из этих различных камер или в их всех. Кроме того, следует дополнительно понимать, что некоторое количество воздуха обычно присутствует в цилиндрической полости 146 закрытой камеры 142 для предотвращения проникновения жидкости 114 в воздуховод 130 и/или дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами.

Теперь блок 101 готов к преднаполнению. Во время преднаполнения предотвращено перемещение блока 101 по направлению вверх путем приведения в действие запорного клапана 214 гидравлической системы согласно приведенному выше описанию.

На данном этапе, воздух под давлением или другой подходящий газ введен в камеру 140 вытеснения посредством клапана доступа 148. Воздух под давлением может быть подан, например, из воздушного компрессора (не показан). Клапан 132 может быть закрыт на данном этапе для предотвращения достижения воздухом под давлением дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами. В данном месте отделяемый модуль 106 начинает совершать подъем и продолжает его до закрытия промежутка между верхней частью отделяемого модуля 106 и внутренним подъемником 108 согласно тому, как показано на фиг. 15. Вследствие формирования давления воздуха в камере 140 вытеснения происходит вытеснение объема жидкости 114 из камеры 140 вытеснения. Это в свою очередь вытесняет жидкость 114 по направлению вверх в первом кольцевом промежутке 139, разделяющем отделяемый модуль 106 и внутреннюю кольцевую стенку 122, причем жидкость 114 дополнительно вытесняют для перемещения через последующие камеры путем проведения по направлению вниз через кольцевой промежуток 160, разделяющий внутренний подъемник 108 и внутреннюю кольцевую стенку 122, по направлению вверх через кольцевой промежуток 158, разделяющий внутренний подъемник 108 и внешнюю кольцевую стенку 120, и снова по направлению вниз через кольцевой промежуток 184, разделяющий внешнюю кольцевую стенку 120 и внешний подъемник 110, и в итоге по направлению вверх через кольцевой промежуток 186, разделяющий внешний подъемник 110 и стенку 118 резервуара. Это приводит к постепенному увеличению уровня жидкости 114 во внешнем резервуаре 104, так что уровень жидкости следует контролировать для обеспечения сохранения верхнего удлинителя 182, по существу, без жидкости.

Воздух непрерывно вводят через процесс преднаполнения. Согласно фиг. 16-18, если камера 140 вытеснения полностью или практически полностью заполнена воздухом, а, по существу, вся жидкость 114 в ней была вытеснена, то воздушные пузыри начинают подниматься по направлению вверх в кольцевом промежутке 160, разделяющем отделяемый модуль 106 и внутренний подъемник 108, вследствие плавучести воздуха в жидкости 114. Воздушные пузыри захвачены в открытом нижнем конце 150 внутреннего подъемника 108. Эти приводит к выталкиванию жидкости 114 из открытого нижнего конца 150 внутреннего подъемника 108. Жидкость 114 вытесняют для перемещения по направлению вниз через кольцевой промежуток 158, разделяющий внутреннюю кольцевую стенку 122 и внутренний подъемник 108, поскольку давление в камере 140 вытеснения и результирующие давления в кольцевом промежутке 160, разделяющем внутренний подъемник 108 и внутреннюю кольцевую стенку 122, выше, чем давление в кольцевом промежутке 158, разделяющем внутреннюю кольцевую стенку 122 и внутренний подъемник 108. Жидкость 114 протекает аналогично через оставшиеся камеры и, в итоге, вытеснена во внешний резервуар 104.

Жидкость 114 постепенно вытеснена из внутреннего подъемника 108 к месту, в котором кольцевой промежуток 160, разделяющий внутреннюю кольцевую стенку 122 и внутренний подъемник 108, по существу, заполнен воздухом под давлением. После достижения столбцом воздуха под давлением конца стенки 154 внутреннего подъемника 108, воздушные пузыри начинают совершать подъем вверх через кольцевой промежуток 158, разделяющий внутренний подъемник 108 и внешнюю кольцевую стенку 120. Воздушные пузыри захвачены в открытом нижнем конце 172 внешнего подъемника 110. Формирующееся давление воздуха вытесняет жидкость 114 из внешнего подъемника 110, причем жидкость 114 совершает перемещение по направлению вниз через кольцевой промежуток 184, разделяющий внешний подъемник 110 и внешнюю кольцевую стенку 120, а затем по направлению вверх через кольцевой промежуток 186, разделяющий внешний подъемник 110 и стенку 118 резервуара. Процесс повторяют до вытеснения, по существу, всей жидкости 114 из кольцевого промежутка 184, разделяющего внешнюю кольцевую стенку 120 и внешний подъемник 110.

После достижения столбцом воздуха под давлением конца стенки 170 открытого нижнего конца 172, пузыри начинают совершать подъем до стороны внешнего подъемника 110 и во внешнем резервуаре 104. Теперь устройство 100 преднаполнено и готово к началу своего перемещения вверх. Происходит прерывание введения воздуха. Все, что необходимо для начала и поддержания перемещения вверх, состоит в открытии гидравлического запорного клапана 214 и обеспечении возможности перемещения блока 101 по направлению вверх.

Заполнение камеры 140 вытеснения перемещает объем жидкости 114, который в свою очередь систематически перемещает объемы разделенных воздуха и жидкости 114 между каждой внешней кольцевой стенкой 120, внутренней кольцевой стенкой 122, и внутренним подъемником 108 и внешним подъемником 110 для создания напора на одной стороне и разных давлений (преобразованы в подъем) на поверхностях внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110.

Процесс преднаполнения приводит к изменению столбов (или напора) воздуха и жидкости, распо- 10 027589 ложенных в кольцевых промежутках, разделяющих отделяемый модуль 106 и внутреннюю кольцевую стенку 122, внутреннюю кольцевую стенку 122 и внутренний подъемник 108, внутренний подъемник 108 и внешнюю кольцевую стенку 120, внешнюю кольцевую стенку 120 и внешний подъемник 110, и внешний подъемник 110 и стенку 118 резервуара. Эти функции создают чередующиеся положительную и отрицательную плавучести. Сочетания из внешней кольцевой стенки 120, внутренней кольцевой стенки 122, внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110 может быть совмещены для накопления воздействия первоначального перепада давления на множество поверхностей, что приводить к существенно большему подъему без увеличения производственных издержек. Давление увеличивается, поскольку слои добавлены за счет напора, а полезное усилие, которое приложено на единицу области поверхности, остается постоянным. Как 12-футовый (365,76 см) столб жидкости (или напор) приведет к 5,2 фунтов (2129,4 г) х поверхность внутреннего подъемника 108 или внешнего подъемника 110, дополнительный слой увеличит внутренний напор до 10,4, однако потребляемое усилие во внутренней части сохранит 5,2 фунта (2129,4 г) на внутреннюю поверхность, поскольку следующий слой будет иметь противодействующее усилие в 5,2 фунтов (2129,4 г), а затем второй подъемник воспользуется 5,2 фунтами (2129,4 г), что преобразуется в увеличение подъема. Следует понимать, что сочетание отделяемый модуль и/или кольцевые стенки и/или подъемники выполнено с возможностью управления по меньшей мере двумя отдельными давлениями напора, ото обусловлено наличием давления напора, которое воздействует на внутренние поверхности и создает подъем. При измерении от внешнего подъемника 110 к внутреннему подъемнику 108, каждое давление напора добавлено к следующему и, таким образом, воздух, захваченный между последовательными столбами жидкости, расположен под давлением, которое больше прошлого давления, каждый объем воздуха, захваченного между столбами жидкости, имеет давление, прямо связанное с накоплением давлений предыдущих столбов жидкости.

Происходит объединение давления в каждом столбе воздуха с давлением предыдущих столбов жидкости и столбами воздуха. Данное увеличение в давлении иметь прямую связь с предыдущими давлениями в столбах воздуха и предыдущими давлениями в столбах жидкости.

В качестве примера с высотой столба жидкости в 12 футов (365,76 см) или 5,2 фунта (2129,4 г) на квадратный дюйм (6,45 см²), давление от одной стороны к другой сторону покроет перепад в 5,2 фунта (2129,4 г) на квадратный дюйм (6,45 см²) (с большим давлением, поддерживаемым с внутренней стороны системы). Одна сторона может иметь 10,4 фунтов (4258,8 г) на квадратный дюйм (6,45 см²), а внутренняя сторона будет иметь 15,6 (6388,2 г), что приводит к фактическому давлению в 5,2 фунтов (2129,4 г) на квадратный дюйм (6,45 см²). Это продолжается по всему блоку 101 с обеспечением увеличения при добавлении каждого напора. Давление идентично во всех местах и помогает отталкивать кольцевые стенки и подъемники друг от друга, поскольку кольцевые стенки прочнее, чем прилагаемое усилие, причем усилие действует с обеспечением динамического самоцентрирования подъемников. Конструкция устройства 100 захватывает потенциал между неидентичными давлениями. Таким образом, подъемник, который может иметь нажим в 15 фунтов (6142,5 г) на квадратный дюйм (6,45 см²), будет иметь поднятие в 20 фунтов (8190 г) на квадратный дюйм (6,45 см²) с результирующим усилием, представляющим собой подъемное усилие в 5 фунтов (2047,5 г) на квадратный дюйм (6,45 см²) для той конкретной поверхности.

Если длины столбов жидкости соответствуют конструкции, то перепады давлений останутся только в качестве соответствующих и ожидаемых. Поскольку эти передаваемые давления столбов жидкости больше, чем давления на противоположной иди верхней стороне внутреннего подъемника 108, происходит создание измеряемого и ожидаемого подъема.

Происходит увеличение размеров подъемников и, таким образом, площадей поверхностей вследствие перекрытия подъемников, что увеличивает общую площадь поверхности, которая должна быть подвержена воздействию перепада давления. Объем воздуха до стороны отделяемого модуля 106 имеет величину, достаточную для заполнения кольцевого промежутка 160 между внутренней кольцевой стенкой 122 и внутренним подъемником 108, однако вследствие добавления уровней и увеличения давлений дополнительный объем может быть компенсирован посредством каждой последующей кольцевой стенки, которая приблизительно на два дюйма (5,04 см) выше, чем предыдущая. Эта функция будет компенсировать требования к воздушному промежутку и обеспечит возможность большего уменьшения столба жидкости во время операций погружения. Потребность в этом прямо связана с количеством добавленных подъемников и кольцевых стенок, в частности более большой блок 101 с меньшим количеством слоев более эффективен, чем меньший блок 101 с большим количеством слоев.

Конструкция из сочетания отделяемого модуля 106, внешней кольцевой стенки 120 и внутренней кольцевой стенки 122, внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110 предназначена для естественного погружения, то есть имеет по меньшей мере нейтральную или немного отрицательную плавучесть, пока камера 140 вытеснения не начинает принимать воздух или до этого момента. По существу, не выполнено каких-либо действий для погружения блока 101; действия необходимы только для обеспечения подъема блока 101. Подъем, реализованный отделяемым модулем 106, пропорционален увеличенным усилиям на поверхностях внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110. Вследствие относительного положения жидкости 114, конструкция в целом обеспечивает двустороннее функционирование за счет преднаполнения, а затем изменяет наполнение в обратном направлении. Воздух и жид- 11 027589 кость 114 в системе перемещены назад и удержаны дифференциальным устройством 102 обмена воздушными массами до тех пор, пока обеспечена возможность подъема отделяемого модуля 106 и внутреннего подъемника 108 при достижении предварительно заданного подъема.

Для прояснения приведенного выше описания, расширение воздуха, которое происходит во время подъема, не было рассмотрено. В действительности, последовательность высот столбов жидкости могла бы быть уменьшена с каскадной скоростью - один дюйм (2,54 см) потерь за перемещение первого напора наиболее близкого к отделяемому модулю 106 - два дюйма (5,04 см) потерь за перемещение второго напора, три дюйма (7,62 см) потерь за перемещение четвертого напора. Естественное расширение воздуха, составляющего приблизительно 12% от общего объема каждого воздушного промежутка, значительно уменьшает каскадные потери. Камера 140 вытеснения рассчитана на вытеснение жидкости 114 со скоростью 14 дюймов (35,56 см) за 1 дюйм (2,54 см) перемещения; каждый дюйм (2,54 см) воздуха, вытесненного в камеру 140 вытеснения, без учета разниц давлений, привело бы к 14 дюймам (35,56 см) напора. В действительности первоначальное преднаполнение использовано для сжатия воздушного промежутка, который, в свою очередь, расширяется во время подъема. Перепад давления (давление подъема) подвержен только суммарной достигнутой потери напора. Расширение воздуха воздействует только на подъем в месте, в котором напор практически потерян. Вследствие добавления последующих кольцевых стенок и подъемников произошло бы увеличение воздуха, необходимого для заполнения кольцевой стенки и подъемника, за счет увеличения диаметра. Это может быть компенсировано путем последовательного уменьшения промежутка для сохранения объема под одинаковым давлением.

Уменьшение промежутка может стремиться к бесконечности, однако существует отношение эффективного использования к требованиям к размеру. Невозможно добавлять кольцевые стенки и подъемники до бесконечности, поэтому первоначальное задание размеров отделяемого модуля 106, камеры 140 вытеснения, внешней кольцевой стенки 120, внутренней кольцевой стенки 122 и внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110 представляет собой более эффективный подход.

Во время опускания блока 101, воздух в блоке 101 остается под давлением. Затраченная входная работа использована для создания перепадов высоты столбов жидкости; работа, которая зарегистрирована, является вторичным эффектом затраченной входной работы. Устройство 100 выполнено с возможностью простого создания перепадов высоты столбов жидкости и возможностью работы при атмосферном давлении. Рабочий подъем, который записан через площадь поверхности внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110, является дополнительным и, по существу, беспрепятственным.

Изменение процесса в обратном направлении сохраняет давление рядом с идентичным существующим блоком 101 как давление, которое было введено - следовательно, существующее давление может быть использовано для способствования приведению в действие дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами. Работа, которая была введена, теперь может быть выдана на приблизительно на скорости, идентичной скорости, на которой она была введена. Длина хода уменьшает входную мощность путем создания большего перепада; данные потери являются тем, что должно быть обязательно преодолено за цикл. Данное уникальное использование второго результата состоит в обеспечении возможности устройству 100, описанному в настоящей заявке, использовать выпуск для содействия в приведении в действие дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами и для управления достаточностью внешнего подъемника 110, внутреннего подъемника 108 и отделяемого модуля 106.

Если блок 101 был поднят над поверхностью жидкости 114, удержан на месте, а затем камера 140 вытеснения была бы провентилирована, то результат состоял бы, таким образом, в изменении перепада в обратном направлении; была бы получена приблизительно равная направленному вниз усилию, а эффективное усилие было бы таким, как будто весь блок 101, заполненный жидкостью 114, был бы поднят из жидкости 114. Это было бы настолько тяжело, насколько тяжелым был бы подъем. Работа устройства 100 обычно использует такое усилие для сохранения вытесняемого воздуха под давлением.

Следует принять к сведению, что конфигурация жидкости 114 и воздуха, обеспеченная в сформулированной процедуре, описана только в целях пояснения и не будет достигнута во время периодической работы устройства 100 (если только гидравлический запорный клапан 214 не закрыт). Во время нормального функционирования после достижения минимального перепада высоты столба жидкости для преодаления сопротивления, вызванного требованиями к давлению гидравлического цилиндра 210 захвата, блок 101 начнет совершать подъем. Устройство 100 функционирует при каждом увеличении вытеснения на идентичном уровне перепада высоты столба жидкости. Этой представляет собой перепад высоты столба жидкости, который совершает преобразование в давление, и это представляет собой давление, которое воздействует на площади поверхности отделяемого модуля 106 и внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110 с обеспечением подъема. Первоначально преднаполнение увеличивает уровень жидкости между каждой внешней кольцевой стенкой 120 и внутренней кольцевой стенкой 122 и внутренним подъемником 108 и внешним подъемником 110 до тех пор, пока результирующий перепад высоты столба не приводит к подъему, необходимому для превышения сопротивления гидравлического цилиндра 210 захвата.

Поскольку внешний подъемник 110 начинает совершать перемещение, подача дополнительного воздуха из дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами в камеру 140 вытеснения

- 12 027589 поддерживает перепад высоты столба жидкости и подъем. Внешний подъемник 110 не может совершать перемещение быстрее, чем поддерживают перепад высоты столба жидкости. Перемещение блока 101 рассчитано таким образом, что минимальный необходимый подъем поддерживают до конца перемещения. Поскольку внешний подъемник 110 совершает перемещение дальше от дна 116 внешнего резервуара 104 или основания внутренней кольцевой стенки 122, пространство, занятое воздухом (который является причиной давления столба жидкости), будет заполнено жидкостью 114, которая была прижата к внутренней стороне внутренней кольцевой стенки 122.

Отделяемый модуль 106 выполнен с возможностью подъема на идентичной скорости, на которой вводят воздух; данным действием управляют путем задания размера гидравлического цилиндра 210 захвата (площади поверхности) в соответствии с необходимым давлением и захваченного направленного вверх усилия. Полное усилие поддерживают в течение перемещения с обеспечением цикла перемещения для создания условия только с небольшими потерями в подъеме при совпадении скоростей подъема и подачи. В конце цикла перемещения при достижении устройством 100 своего полностью выдвинутого положения, процесс осуществляют в обратном направлении, а воздух под давлением, который вытеснил жидкость 114 во время преднаполнения и перемещения вверх, затем используют для обеспечения содействия в дифференциальном устройстве 102 обмена воздушными массами.

Гидравлический цилиндр 210 захвата не может совершать подъем до тех пор, пока входное давление гидравлического накопителя 212 не было превышено. Это обеспечивает автоматический контроль скорости и мощности. Функционирование отделяемого модуля 106 является автоматическим, он действует с обеспечением подъема жидкости 114 вокруг него; он нейтрально подвержен действию давления на верхней части внешнего резервуара 104. Поскольку гидравлическая система захвата 112 рассчитана установки при наименьшем усилии, достигаемом во время перемещения, то подъем будет происходить при достижении этого минимального усилия; соответственно подъем блока 101 будет происходить до выполнения преднаполнения.

При использовании двухблочного устройства 100, клапан 132 на воздуховоде 130 блока 101а, погружаемый первым, первоначально закрыт до полного погружения и преднаполнения блока 101а, а второй блок 101Ь расположен в полностью выдвинутом положении. Затем ранее закрытый клапан 132 следует осторожно открыть по отношению к дифференциальному устройству 102 обмена воздушными массами; давление в отделяемом модуле 106 будет воздействовать на дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами для перемещения емкостей 216 к блоку 101Ь. Во время этой процедуры должна быть проявлена предельная осторожность.

Поскольку второй блок 101Ь размещен безопасным образом, клапан 132 рядом с внешним резервуаром 104Ь обязательно должен быть закрыт, а процесс, начинающийся с преднаполнения второго блока 101Ь, обязательно должен быть повторен. Поскольку оба внешних резервуара 104а и 104Ь наполнены надлежащим и равным образом, гидравлические регуляторы на дифференциальном устройстве

102 обмена воздушными массами должны быть зацеплены для предотвращения перемещения. Оба клапана 132 следует повторно открыть и закрепить в таком положении.

Затем давление из полностью выдвинутого блока 101Ь направлено в дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами, давление которого действует с обеспечением перемещения емкостей 216 в дифференциальном устройстве 102 обмена воздушными массами по направлению к смежным и заполненным емкостям 216. Воздух в заполненных емкостях 216 вытеснен в камеру 140 вытеснения подъемной системы; одновременно дифференциальному устройству 102 обмена воздушными массами оказано содействие со стороны гидроусилителя 218. Гидроусилитель 218 принимает давление из гидравлического накопителя 212 и нажимает на приводную штангу 220, а приводная штанга 220 работает через точку опоры для приложения дополнительного давления к емкостям 216. Первоначальная работа гидроусилителя 218 состоит в преодолении уравновешивающего усилия; после прохождения средней точки уравновешиватель 222 и емкость 216 работают вместе.

Подъемный блок 101а одновременно принимает воздух в камеру 140 вытеснения, которая первоначально наполняет столб жидкости до тех пора, пока подъем не превысит заданную точку, а затем изготовление гидравлической жидкости под давлением поддерживают до конца перемещения. Изготовлением гидравлической жидкости под давлением можно управлять посредством обратных клапанов перед гидравлическим накопителем 212. Если дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами достигает конца своего перемещения, то приспособление переключает направление гидроусилителя 218. Изготовление гидравлической жидкости под давлением является автоматическим и имеет прямую зависимость от положения дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами. Система постоянно изменяется в конце каждого перемещения. Перемещение вниз одного блока 101а соответствует непосредственному перемещению вверх блока 101Ь. Затраты, связанные с системой, представляют собой работу, выполненную гидроусилителем 218.

В альтернативном примере реализации, внешний подъемник 110 может быть при необходимости прикреплен к шестифутовому (182,88 см) (увеличенная длина) гидравлическому цилиндру 210 захвата, который может быть установлен над системой, например, на усиленной раме. Это немного стабилизирует внешний подъемник 110, однако может функционировать в качестве направляющей. Каждый подъем- 13 027589 ник может иметь крышку, причем их крышки расположены относительно друг от друга с промежутком посредством разделителей, а разделители сохраняют поверхность в положении воздействия давления столба жидкости. Центрирующий конус может быть соединен сваркой с соединяемым выпуклым конусом на каждой последующей крышке подъемника; это обеспечивает возможность разделения подъемников по мере необходимости, однако сближает их при соединении и/или подъеме. Данный промежуток функционирует с обеспечением использования объема воздуха в каждом подъемнике и приводит к уменьшению оставшегося столбца жидкости с обеспечением уменьшения его подъема до уровня ниже веса его внутреннего подъемника 108. Внешний подъемник 110 соединен с гидравлическим цилиндром 210 захвата; его перемещение ограничено скобой для крепления рамы и внешней кольцевой стенкой 120 и внутренней кольцевой стенкой 122. Конструктивная целостность обеспечивает соответствие потребностям устройства 100.

Воздух из дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами непрерывно вводят в камеру 140 вытеснения до достижения вычисленного перемещения. После достижения равновесия (точка, в которой создан достаточный столб жидкости на уровне, большем силы сопротивления гидравлики) - которое называют преднаполнение - устройство 100 расположено в напряженном состоянии между выходом из равновесия и получением дополнительного ввода для дальнейшего перемещения. Дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами сначала функционирует для создания столба жидкости, а затем функционирует вместе с отделяемым модулем 106 для поддержания столба жидкости, необходимого для перемещения и преодоления сопротивления. Эта конструкция использует преимущества столба жидкости, который создан путем перемещения жидкости 114 и равновесия, созданного идентичным действием. Введение воздуха смещает жидкость 114 и перемещает жидкость 114 - оба действия, несмотря на их идентичное звучание, использованы для создания подъема. После достижения равновесия не создано какого-либо дополнительного столба жидкости, поскольку блок 101 совершает перемещение в прямой связи с увеличением высоты столба жидкости в этом месте. Воздух добавляют для увеличения столба жидкости, если брать начало от установки.

Вследствие уникального сочетания отделяемого модуля 106, внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110, и внешней кольцевой стенки 120 и внутренней кольцевой стенки 122, во время перемещения отделяемый модуль 106 занимает пространство таким образом, что может легко присутствовать столб жидкости, а столб жидкости поддержан и поднят жидкостью во время перемещения. После достижении конца перемещения по мере перемещения вверх гидроусилитель 218 переключен на подачу энергии в противоположном направлении, это обеспечивает возможность перехода воздуха под давлением, расположенном в отделяемом модуле 106, в дифференциальное устройство 102 обмена воздушными массами. После вывода воздуха глубиной в один дюйм (2,54 см) из камеры 140 вытеснения, то приблизительно 14 дюймов (35,56 см) столба жидкости было бы потеряно, если бы теперь не было задержано в воздухе; аналогично перевернутой крышке, выходящей из жидкости, вакуум теперь нажимает на каждую из поверхностей внутреннего подъемника 108 и внешнего подъемника 110, каждая из которых нажимает на отделяемый модуль 106 с обеспечением превышения подъема отделяемого модуля 106.

Скорость заполнения гидроусилителя 218 представляет собой скорость потока, совпадающую со скоростью дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами, что не является превышением скорости отделяемого модуля 106, что привело бы к нагнетанию жидкости 114 под отделяемым модулем 106 над внутренней кольцевой стенкой 122.

На фиг. 19 показан альтернативный пример реализации блока 101с согласно настоящему изобретению. Блок 101с может быть реализован аналогично блоку 101 или отличным от него образом. Блок 101с содержит внешний резервуар 230, соединенный с дифференциальным устройством 232 массообмена, отделяемый модуль 234, внутренний подъемник 236, внешний подъемник 238, соединенный с гидравлическим узлом 240 захвата. Внешний резервуар 230, по меньшей мере, частично заполнен жидкостью 242.

Внешний резервуар 230 может быть реализован аналогично внешнему резервуару 104 и содержит открытый верх 244, закрытое дно 246, стенку 248 резервуара, внешнюю кольцевую стенку 250 и внутреннюю кольцевую стенку 252.

Внешняя кольцевая стенка 250 и стенка 248 резервуара задают первое кольцевое пространство 254, внешняя кольцевая стенка 250 и внутренняя кольцевая стенка 252 задают второе кольцевое пространство 256, а внутренняя кольцевая стенка 252 задает цилиндрическое пространство 258.

Индикатор 260 уровня жидкости проходит через дно 246 и сообщается через текучую среду с первым кольцевым пространством 254. Индикатор 260 уровня жидкости сообщается через текучую среду с прозрачной трубой 262, которая проходит вдоль наружной стороны стенки 248 резервуара для обеспечения визуальной индикации уровня жидкости во внешнем резервуаре 230.

Воздушное сопло 264 проходит через дно 246 и во второе кольцевое пространство 256. Воздушное сопло 264 может сообщаться через текучую среду с воздушным компрессором (не показан), так что воздух под давлением может быть введен во второе кольцевое пространство 256 согласно приведенному далее описанию.

Жидкостный трубопровод 266 проходит через дно 246 и в цилиндрическое пространство 258 и сообщается через текучую среду с дифференциальным устройством 232 массообмена, так что некоторый

- 14 027589 объем жидкости 242 может быть передан из внешнего резервуара 230 с дифференциальным устройством 232 массообмена, а объем жидкости 242 может быть перемещен, например, из дифференциального устройства 232 массообмена во внешний резервуар 230.

Воздуховод 268 проходит через дно 246 в цилиндрическое пространство 258 и выполнен с возможностью выборочного открытия и закрытия посредством клапана 270, так что любой воздух, захваченный в цилиндрическом пространстве 258, может быть выпущен путем открытия клапана 270, согласно приведенному далее описанию.

Отделяемый модуль 234 может быть реализован аналогично к отделяемому модулю 106 и опущен в цилиндрическое пространство 258 внешнего резервуара 230. Цилиндрическая полость 272 закрытой камеры 274 отделяемого модуля 234 выполнена с возможностью размещения воздуховода 268, так что отделяемый модуль 234 расположен или установлен на воздуховоде 268 при полном погружении отделяемого модуля 234 во внешний резервуар 230.

Внутренний подъемник 236 может быть реализован аналогично внутреннему подъемнику 108 или отличным от него образом. Внутренний подъемник 236, по меньшей мере, частично расположен во втором кольцевом пространстве 256 и имеет такой размер, что внутренний подъемник 236 расположен или установлен на верхней части отделяемого модуля 234 при полном погружении внутреннего подъемника 236 во внешний резервуар 230. При необходимости амортизирующие накладки 276 могут быть использованы для демпфирования соединения между внутренним подъемником 236 и отделяемым модулем 234.

Внешний подъемник 238 может быть реализован аналогично внешнему подъемнику 110 или отличным от него образом. Внешний подъемник 238, по меньшей мере, частично расположен в первом кольцевом пространстве 254 и имеет такой размер, что внешний подъемник 238 установлен или расположен на внутреннем подъемнике 236 при полном погружении внешнего подъемника 238 во внешний резервуар 230. Внешний подъемник 238 соединен с гидравлическим узлом 240 захвата таким образом, что гидравлический узел 240 захвата создает объем гидравлической жидкости под давлением и сохраняет такую гидравлическую жидкость под давлением в гидравлическом накопителе (не показан). Гидравлический узел 240 захвата может быть реализован, например, аналогично гидравлической системе захвата 112, согласно приведенному выше описанию.

Внешний подъемник 238, внутренний подъемник 236 и отделяемый модуль 234 выполнены с возможностью вертикального перемещения относительно внешнего резервуара 230 и могут быть реализованы соответственно аналогично внешнему подъемнику 110, внутреннему подъемнику 108 и отделяемый модуль 106, согласно приведенному выше описанию.

На фиг. 20 показан пример реализации дифференциального устройства 232 массообмена согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке. Дифференциальное устройство 232 массообмена содержит по меньшей мере два изогнутых мягких резервуара 280, приводную штангу 282 и гидроусилитель 284.

Первый изогнутый мягкий резервуар 280 сообщается через текучую среду с блоком 101а, а второй изогнутый мягкий резервуар 280 сообщается через текучую среду с блоком 101Ь. Изогнутые мягкие резервуары 280, по существу, заполнены жидкостью 114 и функционируют для перемещения объема жидкости 114 из внешнего резервуара 104 в изогнутый мягкий резервуар 280 и из изогнутого мягкого резервуара 280 во внешний резервуар 104. Давление жидкости 114 в изогнутых мягких резервуарах 280 может быть измерено посредством преобразователя 286. Изогнутый мягкий резервуар 280 сообщается через текучую среду с жидкостным трубопроводом 266. При необходимости, изогнутые мягкие резервуары 280 могут сообщаться через текучую среду друг с другом посредством трубопровода 288, который может быть выборочно закрыт посредством, например, шиберного клапана 290.

Каждый из двух изогнутых мягких резервуаров 280 прикреплен к концу приводной штанги 282 таким образом, что при заполнении изогнутого мягкого резервуара 280 жидкостью 114, конец 292 приводной штанги 282 сдавлен кверху изогнутым мягким резервуаром 280 вокруг оси 294 поворота. Одновременно противоположный конец 296 приводной штанги 282 сдавлен книзу вокруг оси 294 поворота, поскольку изогнутый мягкий резервуар 280 выпускает и вытесняет количество жидкости 114 во второй блок 101Ь. Приводная штанга 282 может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как сталь, металлы, титан, пластики, резины, дерево и их сочетания.

Приводная штанга 282 прикреплен маятниковому рычагу 298 таким образом, что маятниковый рычаг 298 совершает перемещение вокруг оси 294 поворота. Маятниковый рычаг 298 может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как сталь, металлы, титан, пластики, резины, дерево и их сочетания.

Дополнительный уравновешиватель 300 может быть прикреплен к маятниковому рычагу 298 и может быть реализован аналогично противовесу 222. Уравновешиватель 300 может содержать камеру с жидкостью (не показана). Уравновешиватель 300 может иметь любой подходящий вес, такой как у свинцовых чушек, стальных пластин, бетонных блоков, камер с жидкостью и их сочетаний.

Гидроусилитель 284 соединен с маятниковым рычагом 298 таким образом, что гидроусилитель 284 выполнен с возможностью приложения усилия к маятниковому рычагу 298 для приведения в действие

- 15 027589 маятникового рычага 298 и управления его перемещением вокруг оси 294 поворота. Гидроусилитель 284 может сообщаться через текучую среду с гидравлическим накопителем 212 и может быть приведен в действие гидравлической жидкостью под давлением, подаваемой гидравлическим накопителем 212.

Работа дифференциального устройства 232 массообмена аналогична работе дифференциального устройства 102 обмена воздушными массами, за исключением того, что вместо перемещения воздуха дифференциальное устройство 232 массообмена перемещает объем жидкости 114 между резервуарами 104а и 104Ь и изогнутыми мягкими резервуарами 280.

Следует понимать, что другие формы, материалы и размеры могут быть использованы для различных компонентов устройства 100, выполненных согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке, при этом другие формы и размеры могут обеспечить возможность формирования соосных конструкций, которые выполнены с возможностью стабилизации путем динамического центрирования. Следует понимать, что другие стабилизирующие средства могут быть использованы с устройством 100 согласно настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке, в сочетании с динамическим центрированием или друг с другом.

Согласно приведенному выше описанию, очевидно, что настоящее изобретение, раскрытое в настоящей заявке, выполнено с возможностью реализации объектов и достижения преимуществ, указанных в настоящей заявке, а также присущих настоящему изобретению, раскрытому в настоящей заявке. Несмотря на то, что предпочтительные примеры реализации настоящего изобретения, раскрытого в настоящей заявке, были описаны в целях данного описания, будет понятно, что может быть выполнено множество изменений, которые легко внести специалисту в уровне техники и которые осуществимы в рамках объема настоящего изобретения, раскрытого в настоящей заявке, и заданы прилагаемой формулой изобретения.

Claims (4)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Блок (101а, 101Ь) для преобразования энергии давления столбов жидкости в механическую энергию, содержащий внешний резервуар (104), имеющий стенку (118) резервуара, закрытое дно (116), первую стенку (120), проходящую до первой высоты от дна (116) и расположенную по отношению к стенке (118) резервуара таким образом, что между первой стенкой (120) и стенкой (118) резервуара образовано первое пространство (124), вторую стенку (122), проходящую до второй высоты от дна (116) с обеспечением задания третьего пространства (128) и расположенную по отношению к первой стенке (120) таким образом, что между первой и второй стенками (120, 122) образовано второе пространство (126), воздуховод (130), проходящий до третьей высоты через закрытое дно (116) в третье пространство (128) и выполненный с возможностью передачи воздуха под давлением, при этом внешний резервуар (104) предварительно заполнен жидкостью (114) таким образом, что первое пространство (124), второе пространство (126) и третье пространство (128), по существу, полностью заполнены жидкостью (114), отделяемый модуль (106), содержащий закрытый верхний конец (134), закрытый нижний конец (136) и стенку (138), проходящую, по меньшей мере, частично за пределы закрытого нижнего конца (136) для задания открытой камеры (140) вытеснения с обеспечением возможности ее, по меньшей мере, частичного заполнения жидкостью (114), причем закрытый верхний конец (134), закрытый нижний конец (136) и стенка (138) задают закрытую камеру (142), которая задает полость (146), выполненную с возможностью приема по меньшей мере части воздуховода (130) внешнего резервуара (104) с обеспечением возможности заполнения камеры (140) вытеснения воздухом под давлением из воздуховода (130) и возможности вывода воздуха из камеры (140) вытеснения в воздуховод (130), при этом отделяемый модуль (106) выполнен с возможностью размещения, по меньшей мере, частично в третьем пространстве (128) внешнего резервуара (104) таким образом, что стенка (138) отделяемого модуля (106) отделена от второй стенки (122) первым промежутком (139), погружения в третье пространство (128) с обеспечением размещения камеры (140) вытеснения на дне (116) внешнего резервуара (104), перемещения, по существу, в вертикальном направлении относительно второй стенки (122) внешнего резервуара (104) из положения, в котором отделяемый модуль (106) погружен, внутренний подъемник (108), содержащий закрытый верхний конец (152),

   - 16 027589 стенку (154) и открытый нижний конец (150), причем внутренний подъемник (108) выполнен с возможностью по меньшей мере, частичного размещения во внешнем резервуаре (104) посредством его открытого нижнего конца (150), после погружения отделяемого модуля (106) во внешний резервуар (104), таким образом, что стенка (154) внутреннего подъемника (108) расположена во втором пространстве (126), отделена от второй стенки (122) вторым промежутком (160) и отделена от первой стенки (120) третьим промежутком (158), а закрытый верхний конец (152) контактирует с закрытым верхним концом (134) отделяемого модуля (106), причем после размещения внутреннего подъемника (108) во внешнем резервуаре (104) второй промежуток (160) и третий кольцевой промежуток (158), по меньшей мере, частично заполнены жидкостью или воздухом, погружения во внешний резервуар (104) с обеспечением размещения закрытого верхнего конца (152) внутреннего подъемника (108) на верхней части второй стенки (122) внешнего резервуара (104), перемещения из положения, в котором внутренний подъемник (108) погружен, по существу, в вертикальном направлении относительно первой и второй стенок (120, 122) внешнего резервуара (104), внешний подъемник (110), имеющий закрытый верхний конец (178), стенку (170) и открытый нижний конец (172), причем внешний подъемник (110) выполнен с возможностью размещения посредством его открытого нижнего конца (172) во внешнем резервуаре (104), после погружения внутреннего подъемника (108) во внешний резервуар (104), таким образом, что стенка (170) внешнего подъемника (110), по меньшей мере, частично расположена в первом пространстве (124) внешнего резервуара (104), отделена от первой стенки (120) четвертым промежутком (184) и отделена от стенки (118) резервуара пятым промежутком (186), причем первая и вторая стенки (120, 122) внешнего резервуара (104) и стенка (170) внешнего подъемника (110) задают нижнее пространство (176) внешнего подъемника (110), вмещающее отделяемый модуль (106) и внутренний подъемник (108), а после размещения внешнего подъемника (110) во внешнем резервуаре (104) нижнее пространство (176), а также четвертый и пятый промежутки (184, 186), по меньшей мере, частично заполнены жидкостью и/или воздухом, погружения во внешний резервуар (104) с обеспечением размещения закрытого верхнего конца (178) внешнего подъемника (110) на верхней части первой стенки (120), перемещения из положения, в котором внешний подъемник (110) погружен, по существу, в вертикальном направлении относительно первой стенки (120) внешнего резервуара (104), при этом блок выполнен таким образом, что при подаче воздуха под давлением через воздуховод (130) в камеру (140) вытеснения обеспечена возможность перемещения отделяемого модуля (106) до закрытия промежутка, сформированного между верхней частью отделяемого модуля (106) и внутренним подъемником (108), с последующим вытеснением жидкости (114) из этой камеры (140) через первый, второй, третий, четвертый и пятый промежутки (139, 160, 158, 184, 186) во внешний резервуар (104), а при отведении воздуха, поданного в камеру (140) вытеснения, с помощью воздуховода (130) обеспечена возможность вытеснения жидкости (114) из внешнего резервуара (104) в обратном направлении, что обеспечивает соответственно подъем и опускание отделяемого модуля (106), внутреннего подъемника (108) и внешнего подъемника (110).
2. 2. Система для обмена воздушными массами, содержащая первый блок (101а), выполненный в виде блока по п.1, второй блок (101Ь), выполненный в виде блока по п.1, при этом один из первого и второго блоков (101а, 101Ь) первоначально расположен в выдвинутом положении, а другой из первого и второго блоков (101а, 101Ь) первоначально расположен в погруженном положении, емкости (216), сообщающиеся посредством текучей среды с соответствующими воздуховодами (130) первого и второго блоков (101а, 101Ь) и выполненные с возможностью разделения объемов воздуха внутри емкостей (216) на две части с обеспечением давления в обеих частях емкостей (216) и с возможностью перемещения между первым и вторым положениями с обеспечением подачи воздуха в соответствующий воздуховод (130) для перемещения жидкости (114) между первым и вторым блоками (101а, 101Ь).
3. 3. Система по п.2, дополнительно содержащая первый гидравлический цилиндр (210) захвата, содержащий объем гидравлической жидкости и соединенный посредством этой жидкости с внешним подъемником (110) первого блока (101а) таким образом, что первый гидравлический цилиндр (210) захвата выполнен с возможностью приведения в действие путем перемещения внешнего подъемника (110) по направлению вверх, причем первый гидравлический цилиндр (210) захвата сообщается через текучую среду с гидравлическим накопителем (212) с обеспечением перемещения объема гидравлической жидкости в гидравлический накопитель (212) посредством первого гидравлического цилиндра (210) захвата.

   - 17 027589
4. 4. Система по п.2, дополнительно содержащая второй гидравлический цилиндр (210) захвата, содержащий объем гидравлической жидкости и соединенный посредством этой жидкости с внешним подъемником (110) второго блока (101Ь) таким образом, что второй гидравлический цилиндр (210) захвата выполнен с возможностью приведения в действие путем перемещения внешнего подъемника (110) по направлению вверх, причем второй гидравлический цилиндр (210) захвата сообщается через текучую среду с гидравлическим накопителем (212) с обеспечением перемещения объема гидравлической жидкости в гидравлический накопитель (212) посредством второго гидравлического цилиндра (210) захвата.