RU2415772C1

RU2415772C1 - Device to convert sea current force into ship propulsion force

Info

Publication number: RU2415772C1
Application number: RU2009136272/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Вильгельмович Петрашкевич (RU); Валерий Вильгельмович Петрашкевич; Евгений Анатольевич Прозоров (RU); Евгений Анатольевич Прозоров; Александр Валерьевич Петрашкевич (RU); Александр Валерьевич Петрашкевич
Original assignee: Валерий Вильгельмович Петрашкевич; Евгений Анатольевич Прозоров; Александр Валерьевич Петрашкевич
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2009-10-01
Publication date: 2011-04-10

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to ship building and pertains to devices to convert sea current forces into ship propulsion forces. Proposed device comprises ship hull, several hollow annular cylinders that make rotors arranged to rotate about vertical axes, rotor electric drive, appliance to reverse rotor rotation, power source, a storage battery, and sip propeller screw electric drive. Ship hull is provided with several crosswise through channels to accommodate rotors arranged so that their lengthwise axes are aligned with ship lengthwise axis, while their crosswise axes are shifted from through channel crosswise axes by magnitude equal to half the rotor diametre. Opening between through chamber sidewall and rotor on bow side is smaller than that on ship stern side. Crosswise through channel cross section may have rectangular shape with its height exceeding its width.

EFFECT: simplified design, access to operating components for servicing, reduced power consumption.

2 cl, 2 dwg

Description

Устройство относится к области морской гидротехники и используется для преобразования энергии морских течений (волн, приливов и отливов) в силу, движущую судно.The device relates to the field of marine hydraulic engineering and is used to convert the energy of sea currents (waves, tides) into a force moving a ship.

Известна приливно-волновая гидроэлектростанция (А.с. №1211441, МПК F03B 13/12, бюл. №6, 1986 г.), содержащая неподвижный понтон, заглубленный под уровень моря и прикрепленный якорями ко дну, подвижный понтон и преобразователь энергии, гидроэлектростанция снабжена двумя эластичными емкостями, заполненными рабочей средой, и гибким водоводом, соединяющим эластичные емкости, на котором установлен преобразователь энергии, при этом подвижный понтон выполнен в виде платформы, присоединенной к поверхностным поплавкам посредством жестких вертикальных связей, причем эластичные емкости расположены между неподвижным понтоном и дном моря вертикально одна над другой, а платформа, взаимодействующая с емкостями, расположена между ними. Неподвижный понтон установлен на уровне моря в момент отлива.Known tidal-wave hydroelectric power station (A.S. No. 1211441, IPC F03B 13/12, bull. No. 6, 1986), containing a fixed pontoon, sunk below sea level and attached by anchors to the bottom, a movable pontoon and energy converter, hydroelectric power station equipped with two elastic containers filled with the working medium, and a flexible conduit connecting the elastic containers on which the energy converter is mounted, while the movable pontoon is made in the form of a platform attached to the surface floats by means of rigid vertical connections zay, and the elastic containers are located between the stationary pontoon and the bottom of the sea vertically one above the other, and the platform interacting with the containers is located between them. The fixed pontoon is set at sea level at low tide.

Известно устройство для преобразования энергии воздушных потоков в силу, движущую судно, включающее корпус судна, парус, полые (два) круговые цилиндры-роторы, вращающиеся вокруг вертикальной оси, которая крепится к палубе (А.Флеттнер «Трехмачтовый моторнопарусный бриг Букау» из книги Н.Я.Фабриканта «Курс аэродинамики», часть первая, издательство НКТП СССР, М., Л., 1938, с.152-153). В основу этого устройства положена закономерность: при обтекании кругового цилиндра потоком с циркуляцией (замена циркуляции вращением ротора вокруг вертикальной оси) образуется подъемная сила F, которая направлена вдоль продольной оси судна (к носу) под углом 90° к направлению подходного потока V с левого борта судна при вращении ротора по часовой стрелке. Основной недостаток этого устройства заключается в том, что оно использует энергию воздушного потока, плотность (ρ_возд=1,228 кг/м³) которого значительно меньше плотности (ρ_воды=1000,0 кг/м³) воды. Известно, что подъемная сила F=ρГV, где ρ - плотность жидкости, которая обтекает ротор с циркуляцией Г при подходной скорости V. Из формулы видно, что подъемная сила прямо пропорциональна плотности обтекаемой жидкости. Таким образом, при обтекании ротора водой сила F будет значительно большее, чем F при обтекании ротора воздухом.A device for converting the energy of air currents into force, a moving vessel, including the hull, sail, hollow (two) circular cylinders-rotors rotating around a vertical axis that is attached to the deck (A. Flettner "Three-masted motor-sailing brig Bukau" from book N .Ya. Factory "Aerodynamics Course", part one, publishing house NKTP USSR, M., L., 1938, p.152-153). This device is based on the regularity: when a circular flow flows around a circular cylinder (replacing the circulation by rotating the rotor around a vertical axis), a lifting force F is generated, which is directed along the ship’s longitudinal axis (to the bow) at an angle of 90 ° to the direction of the approach flow V from the port side vessel when the rotor rotates clockwise. The main disadvantage of this device is that it uses the energy of the air flow, the density (ρ _air = 1.228 kg / m ³ ) of which is much lower than the density (ρ _water = 1000.0 kg / m ³ ) of water. It is known that the lifting force F = ρГV, where ρ is the density of the fluid that flows around the rotor with circulation Г at the suitable speed V. It can be seen from the formula that the lifting force is directly proportional to the density of the streamlined fluid. Thus, when water flows around the rotor, the force F will be much greater than F when air flows around the rotor.

Предлагаемое устройство более рационально использует течение потока, так как использует морские течения (ρ_воды>ρ_возд) для преобразования их энергии в силу, движущую судно.The proposed device more efficiently uses the flow, as it uses sea currents (ρ _water > ρ _air ) to convert their energy into force, moving the vessel.

Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно, включающее корпус судна, несколько полых круговых цилиндров-роторов, установленных с возможность вращения вокруг вертикальной оси, электропривод вращения ротора, приспособление для переключения направления вращения ротора, источник электрического тока - аккумулятор, электропривод вращения гребного винта судна, отличающееся тем, что корпус судна снабжен несколькими поперечными сквозными каналами, в которых установлены роторы, так что продольные оси роторов совпадают с продольной осью судна, а поперечные оси роторов смещены от поперечных осей сквозных каналов на величину, равную половине диаметра ротора, причем окно между боковой стенкой сквозной камеры и ротором со стороны носа меньше, чем окно со стороны кормы судна. Поперечный сквозной канал в сечении имеет прямоугольную форму, высота которого больше его ширины.A device for converting the energy of sea currents into force, a moving vessel, including a ship’s hull, several hollow circular cylinders-rotors installed with the possibility of rotation around a vertical axis, an electric rotor rotation drive, a device for switching the rotor rotation direction, an electric current source - a battery, an electric rotation drive ship propeller, characterized in that the hull is equipped with several transverse through channels in which the rotors are mounted, so that the longitudinal axis of the rotors coincide with the longitudinal axis of the vessel, and the transverse axes of the rotors are offset from the transverse axes of the through channels by an amount equal to half the diameter of the rotor, and the window between the side wall of the through chamber and the rotor from the bow is smaller than the window from the stern of the vessel. The transverse through channel in the section has a rectangular shape, the height of which is greater than its width.

Устройство для преобразования энергии морских течений в силу, движущую судно, поясняется чертежами: на фиг.1 показано устройство, план; на фиг.2 - вид A - A на фиг.1.A device for converting the energy of sea currents into a force, a moving vessel, is illustrated by the drawings: figure 1 shows the device, plan; figure 2 is a view of A - A in figure 1.

В корпусе судна 1 выполнено несколько поперечных (прямоугольных) сквозных каналов 2, в которых установлены полые круговые цилиндры-роторы 3 с возможность вращения вокруг вертикальной оси 4. При подходном течении V с левого борта судна роторы вращаются в направлении 5. Вращение роторов производится от электроприводов 6. В составе устройства имеется приспособление 7 для изменения направления вращения ротора против часовой стрелки в том случае, когда подходной поток подходит с правого борта судна. Роторы установлены так, что их продольные оси 8 совпадают с продольной осью 9 судна, а их поперечные оси 10 смещены от поперечных осей 11 сквозных каналов на величину, равную половине диаметра ротора, причем окно 12 между боковой стенкой сквозной камеры и ротором со стороны носа 13 меньше, чем окно 14 со стороны кормы 15 судна. Зазор между основаниями роторов и верхней и нижней стенками сквозных каналов минимален. В состав устройства входит источник электрического тока - аккумулятор 16, электропривод 17 вращения гребного винта 18 судна. Это оборудование необходимо для вращения роторов и маневров судна при отсутствии морских течений. Принятые обозначения: V - направление подходной скорости морского течения; F - направление подъемной силы, которая движет судно вперед.In the hull of the vessel 1, several transverse (rectangular) through channels 2 are made, in which hollow circular cylinders-rotors 3 are mounted with the possibility of rotation around the vertical axis 4. When the flow V is approached from the port side of the vessel, the rotors rotate in direction 5. The rotors rotate from electric drives 6. The device includes a device 7 for changing the direction of rotation of the rotor counterclockwise in the case when the approach flow is suitable from the starboard side of the vessel. The rotors are installed so that their longitudinal axes 8 coincide with the longitudinal axis 9 of the vessel, and their transverse axes 10 are offset from the transverse axes 11 of the through channels by an amount equal to half the diameter of the rotor, with the window 12 between the side wall of the through chamber and the rotor from the bow 13 smaller than the window 14 from the stern 15 of the vessel. The gap between the bases of the rotors and the upper and lower walls of the through channels is minimal. The device includes an electric current source - accumulator 16, electric drive 17 of rotation of the propeller 18 of the vessel. This equipment is necessary for the rotation of the rotors and maneuvers of the vessel in the absence of sea currents. Accepted notation: V - direction of the approaching speed of the sea current; F is the direction of the lifting force that propels the vessel forward.

Работает устройство следующим образом. Судно в море размещают так, чтобы направление морского течения V приходилось по борту судна. Если течение V с левого борта, то направление вращения роторов 3 от электроприводов 6 производится по часовой стрелке 5, если с правого, то приспособление 7 меняет направление вращения на направление против часовой стрелки. Роторы 3 обтекаются морским течением с циркуляцией, циркуляция потока образуется за счет вращения ротора 3 с небольшой скоростью. Распределение давления потока по боковой поверхности ротора 3 неравномерное. В области окна 12 давление отрицательное, это достигается за счет вращения ротора, совпадающего с направлением течения потока, и за счет больших скоростей течения потока в окне 12, площадь поперечного сечения которого меньше, чем площадь поперечного сечения окна 14. В области окна 14 имеет место положительное давление. В результате такого распределения давлений образуется подъемная сила F, направление которой совпадает с направлением продольной оси 9 судна. Эта сила F продвигает судно вперед. При размещении нескольких роторов по оси 9 силы F суммируются. При отсутствии морского течения судно перемещается (маневрирует) при помощи гребного винта 18, вращение которого производится от электропривода 17 с источником питания 16, который также используется для вращения роторов 3.The device operates as follows. The vessel is placed at sea so that the direction of the sea current V falls on board the vessel. If the flow V is from the left side, then the direction of rotation of the rotors 3 from the electric drives 6 is clockwise 5, if from the right, then the device 7 changes the direction of rotation to the counterclockwise direction. The rotors 3 flow around the sea current with circulation, the circulation of the flow is formed due to the rotation of the rotor 3 with a small speed. The distribution of flow pressure along the lateral surface of the rotor 3 is uneven. In the region of the window 12, the pressure is negative, this is achieved due to the rotation of the rotor, which coincides with the direction of the flow, and due to the high velocities of the flow in the window 12, the cross-sectional area of which is less than the cross-sectional area of the window 14. In the region of the window 14, positive pressure. As a result of this pressure distribution, a lifting force F is generated, the direction of which coincides with the direction of the longitudinal axis 9 of the vessel. This force F propels the ship forward. When placing several rotors along axis 9, the forces F are added up. In the absence of sea current, the vessel moves (maneuvers) with the help of a propeller 18, the rotation of which is carried out from the electric drive 17 with a power source 16, which is also used to rotate the rotors 3.

Внедрение устройства позволит использовать энергию морских течений для движения судна. Простота устройства и доступность технического осмотра его элементов позволит эксплуатировать его при минимальных затратах электрической энергии.The introduction of the device will allow the use of the energy of sea currents for the movement of the vessel. The simplicity of the device and the availability of technical inspection of its elements will allow to operate it at the minimum cost of electric energy.

Claims

1. A device for converting the energy of sea currents into a force, a moving vessel, including the hull of the vessel, several hollow circular cylinders - rotors installed with the possibility of rotation around a vertical axis, an electric drive for rotor rotation, a device for switching the direction of rotation of the rotor, an electric current source is a battery, electric drive of rotation of the propeller of the vessel, characterized in that the hull of the vessel is equipped with several transverse through channels in which the rotors are mounted so that the longitudinal axis of the rotor the ditches coincide with the longitudinal axis of the vessel, and the transverse axes of the rotors are offset from the transverse axes of the through channels by an amount equal to half the diameter of the rotor, and the window between the side wall of the through chamber and the rotor from the bow is smaller than the window from the stern of the vessel.

2. The device according to claim 1, characterized in that the transverse through channel in cross section has a rectangular shape, the height of which is greater than its width.