RU2478830C2

RU2478830C2 - Method to convert kinetic energy of fluid medium flow into useful work and device for conversion of kinetic energy of fluid medium flow into useful work

Info

Publication number: RU2478830C2
Application number: RU2010145502/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Петрович Гончаренко
Original assignee: Сергей Петрович Гончаренко
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-11-08
Publication date: 2013-04-10
Also published as: RU2010145502A; UA98335C2

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: method to convert kinetic energy of a fluid medium flow into useful work including placement of (their) working element (elements) (WE) 1 in the fluid medium flow under conditions of interaction with the fluid medium flow and simultaneous communicating harmonic rotary and reciprocal movements to WE 1. The WE 1 is fixed in the fluid medium flow in a cantilever manner as capable of fixed rotation and rotary movement relative to the axis 6, on which they are fixed, matching the axis for connection of a slider 5 with a connecting rod 3. Reciprocal movements of the WE 1 are carried out in a direction perpendicular to the direction of the flow movement and matching the vector of a normal component of a driving flow force, the resulting component of which is directed perpendicularly to the side surface of the WE 1.

EFFECT: increased capacity, efficiency factor and reliability.

6 cl, 11 dwg

Description

Изобретения относятся к области энергетики и могут использоваться для превращения кинетической энергии движущегося потока текучей среды, такой как ветер, вода, движущаяся в ручье, реке, в океанском течении, приливах или в направленном потоке в полезную работу, а именно для выработки электроэнергии с использованием явления флаттера, а также для преобразования механической (электрической) энергии двигателя в полезную работу движения транспортных средств или текучей среды.The invention relates to the field of energy and can be used to convert the kinetic energy of a moving fluid stream, such as wind, water moving in a stream, river, ocean stream, tides or in directed flow, into useful work, namely, to generate electricity using the phenomenon flutter, as well as for converting the mechanical (electrical) energy of the engine into the useful work of moving vehicles or fluid.

Поиск эффективных средств превращения возобновляемых энергетических ресурсов в полезную работу включает механические ветряные двигатели (ветрогенераторы), превращающие кинетическую энергию ветра в механическую энергию с использованием подъемных сил или сил лобового сопротивления, и механические гидравлические турбины (гидрогенераторы), превращающие кинетическую энергию текущей воды или потенциальную энергию поднятой на высоту запасенной воды в механическую энергию. В большинстве случаев преобразуемая таким образом энергия превращается в электрическую мощность для окончательного распределения и использования.The search for effective means of converting renewable energy resources into useful work includes mechanical wind engines (wind generators), which convert kinetic wind energy into mechanical energy using lifting forces or drag forces, and mechanical hydraulic turbines (hydro generators), which convert kinetic energy of flowing water or potential energy raised to a height of stored water into mechanical energy. In most cases, the energy converted in this way is converted into electrical power for final distribution and use.

Недостатками существующих ветрогенераторов и гидрогенераторов являются низкий коэффициент полезного действия, связанный с потерями на турбулизацию воздушного или водного потока за рабочими элементами (РЭ), или неэффективной кинематикой движения РЭ; ограниченный диапазон скоростного напора воздушного или водного потока; наличие опрокидывающего момента и связанных с этим трудностей при монтаже ветрогенераторов и гидрогенераторов; экологические проблемы, связанные со строительством и эксплуатацией ветрогенераторов (высокочастотные шумы, радиопомехи, нарушение экосистемы) или гидрогенераторов (плотины, дамбы, нарушение экосистемы).The disadvantages of existing wind generators and hydrogenerators are the low efficiency associated with losses due to turbulization of the air or water flow behind the working elements (RE), or the inefficient kinematics of movement of the RE; limited speed range of air or water flow; the presence of a tipping moment and the associated difficulties in the installation of wind generators and hydro generators; environmental problems associated with the construction and operation of wind generators (high-frequency noise, radio interference, ecosystem disruption) or hydro generators (dams, dams, ecosystem disruption).

Преобразование кинетической энергии потока в электрическую энергию с помощью преобразователей пропеллерного типа (ветрогенераторы, гидротурбины) во всем мире признано неэффективным (85% кинетической энергии потока расходуется на турбулизацию потока и только 15% идет на полезную работу), экологически небезопасны (так называемые «мертвые» зоны за вращающимися лопастями, экологические проблемы) и очень дорогие (особенно при строительстве гидротехнических сооружений, дамб и плотин). Во всем мире использование любых возобновляемых источников энергии является убыточным и дотационным. Вместе с тем такие источники возобновляемой энергии, как океанские течения или прибой, пока что вообще не поддаются использованию, хотя энергетический потенциал у этих источников огромен. Поэтому идет усиленный поиск более эффективных возобновляемых источников энергии.Converting the kinetic energy of a stream into electrical energy using propeller-type converters (wind generators, turbines) is recognized as ineffective worldwide (85% of the kinetic energy of the stream is spent on turbulent flow and only 15% goes on useful work), environmentally unsafe (the so-called “dead” zones behind rotating blades, environmental problems) and very expensive (especially in the construction of hydraulic structures, dams and dams). All over the world, the use of any renewable energy sources is unprofitable and subsidized. At the same time, such renewable energy sources as ocean currents or surf, so far cannot be used at all, although the energy potential of these sources is huge. Therefore, there is an increased search for more efficient renewable energy sources.

Существует целый ряд технических решений в этой области (патент US 4184805, 09.03.1978 г., патент US 4347036, опубл.1982 г., патент РФ 2037641, 14.08.1991 г., патент РФ 2362907, 01.06.2006 г. (WO 2006/130719 20061207), в основу которых положено использование явления флаттера для получения дополнительной электрической энергии.There are a number of technical solutions in this area (patent US 4184805, 09.03.1978, patent US 4347036, publ. 1982, patent of the Russian Federation 2037641, 08/14/1991, patent of the Russian Federation 2362907, 06/01/2006 (WO 2006/130719 20061207), which are based on the use of the flutter phenomenon to produce additional electrical energy.

Использование явления флаттера вызвано желанием получить из потока любой текучей среды дополнительную энергию, которая всегда сопровождает возникновение флаттера, причем величина этой энергии может быть очень существенной (в считанные секунды приводящая к резкому росту динамических нагрузок и к разрушению работающих конструкций, таких как самолеты или теплообменные аппараты). И если найти способ использования этой дополнительной энергии, можно получить очень эффективный источник получения электрической энергии. Поэтому многие разработчики и пытаются работать с флаттером, при возникновении которого появляется дополнительная энергия, которую можно использовать для получения электрической энергии.The use of the flutter phenomenon is caused by the desire to obtain additional energy from the flow of any fluid that always accompanies the occurrence of flutter, and the magnitude of this energy can be very significant (in a matter of seconds leading to a sharp increase in dynamic loads and to the destruction of working structures, such as airplanes or heat exchangers ) And if you find a way to use this additional energy, you can get a very efficient source of electric energy. Therefore, many developers are trying to work with flutter, in the event of which there is additional energy that can be used to produce electrical energy.

Известны способ преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу и устройство для его осуществления (см. патент РФ №2362907, (публикация РСТ: WO 2006/130719 20061207), МПК F03D 5/06, опубл.27.07.2009 г.), в котором описан способ, включающий размещение консольно установленных РЭ (каскада крыльев) в потоке текучей среды в условиях взаимодействия с потоком текучей среды, при этом РЭ устанавливают с, по меньшей мере, двумя степенями свободы и подают поток текучей среды для прохождения через каскад РЭ и возбуждения резонансных вынужденных флаттерных колебаний, усовершенствования включают установку каждого РЭ с помощью индивидуального подвесного стержня навесным способом и поддержание всех указанных подвесных стержней параллельно друг другу; поддерживают вертикальность и параллелизм упомянутых РЭ, которые достигаются с помощью монтажных средств обеспечения вращательного и поступательного движения при жестком удерживании РЭ вертикальными и параллельными с помощью двухопорной подвески каждого крыла; РЭ соединены через указанные подвесные стержни с гидравлическим приводом, посредством которого осуществляют мгновенное управление позиционированием указанных РЭ (крыльев) по смещению и углу наклона с помощью внешнего контроллера для обеспечения точно противофазного движения соседних РЭ и передачи вырабатываемой энергии от колеблющихся РЭ к аккумулятору; передачу движения упомянутым РЭ осуществляют с помощью гидравлического привода для передачи энергии от них к устройству для отбора мощности (аккумулятору); кроме того, осуществляют гидравлическое управление передачей указанной энергиии от гидравлического привода к аккумулятору; обеспечивают возможность преобразования энергии в электрическую мощность; управляют РЭ путем создания циклических восстанавливающих сил и инерционной массы для возбуждения и поддержания резонансных вынужденных колебаний флаттера указанных РЭ; для реализации описанного способа используется устройство, содержащее консольно установленные РЭ, имеющие возможность размещения в потоке текучей среды для обеспечения по меньшей мере двух степеней свободы, а также средства подачи указанного потока текучей среды для прохождения через РЭ, множество подвесных стержней, причем каждый РЭ установлен на индивидуальном подвесном стержне в форме консоли параллельно друг другу с помощью средств их поддержания в таком положении; кроме того, устройство может содержать гибкий элемент, который является деформируемым под действием давления, создаваемого указанным потоком текучей среды, присоединен к РЭ и проходит вдоль его задней кромки; возможен вариант устройства, при котором каждый РЭ является самостоятельным и не связан с соседними для минимизации лобового сопротивления и вихреобразования; при другом варианте исполнения устройства монтажные средства для поддержания РЭ объединены в одно целое с образованием легкосъемных и отсоединяемых модулей, где каждый модуль является съемным и заменяемым без прекращения работы соседнего крыла; устройство может включать двусторонний вращательный исполнительный механизм контроля угла наклона, расположенный внутри двустороннего линейного исполнительного механизма и насоса таким образом, что движение одного или многих РЭ, соединенных с указанным модулем исполнительного механизма и насоса с помощью одного из упомянутых подвесных стержней, обеспечивает независимое и одновременное движение как по поперечной, так и по вращательной осям; РЭ могут быть выполнены с закругленными концевыми участками на переднем крае для минимизации лобового сопротивления, закрылки, сформированные на их концах; деформируемый гибкий отдел выполнен вдоль по меньшей мере задней кромки для изменения их кривизны при предельных углах наклона крыла.A known method of converting the kinetic energy of a fluid stream into useful work and a device for its implementation (see RF patent No. 2362907, (PCT publication: WO 2006/130719 20061207), IPC F03D 5/06, publ. July 27, 2009), which describes a method comprising placing cantilever mounted REs (cascade of wings) in a fluid stream under conditions of interaction with a fluid stream, wherein the REs are installed with at least two degrees of freedom and a fluid stream is supplied to pass through the RE cascade and excitation of resonant forced flat For moderate vibrations, improvements include the installation of each RE using an individual suspension rod in a hinged manner and maintaining all of these suspension rods in parallel to each other; maintain the verticality and parallelism of the mentioned REs, which are achieved by means of mounting means for providing rotational and translational motion while rigidly holding the REs vertical and parallel with the help of a two-support suspension of each wing; REs are connected through these suspended rods with a hydraulic drive, by means of which they instantly control the positioning of the indicated REs (wings) by offset and angle using an external controller to ensure the exact opposite-phase movement of neighboring REs and transfer of generated energy from oscillating REs to the battery; the motion transmission by said RE is carried out using a hydraulic actuator to transfer energy from them to the power take-off device (battery); in addition, carry out hydraulic control of the transmission of the specified energy from the hydraulic drive to the battery; provide the ability to convert energy into electrical power; control RE by creating cyclic restoring forces and inertial mass to excite and maintain resonant stimulated flutter oscillations of these RE; to implement the described method, a device is used comprising cantilever mounted REs that can be placed in a fluid flow to provide at least two degrees of freedom, as well as means for supplying said fluid flow for passing through the RE, a plurality of suspension rods, each RE mounted on an individual hanging rod in the form of a console parallel to each other by means of maintaining them in this position; in addition, the device may contain a flexible element, which is deformable under the pressure created by the specified fluid flow, is attached to the RE and passes along its trailing edge; a variant of the device is possible in which each RE is independent and not connected with neighboring ones to minimize drag and vortex formation; in another embodiment of the device, the mounting means for maintaining the RE are integrated into the formation of easily removable and detachable modules, where each module is removable and replaceable without interrupting the operation of the adjacent wing; the device may include a two-sided rotational actuator for controlling the angle of inclination located inside the two-sided linear actuator and pump in such a way that the movement of one or many RE connected to the specified module of the actuator and pump using one of the said suspension rods provides independent and simultaneous movement both transverse and rotational axes; REs can be made with rounded end sections on the front edge to minimize drag, flaps formed at their ends; a deformable flexible section is made along at least a trailing edge to change their curvature at limiting wing angles.

Основным недостатком данного изобретения является низкая эффективность преобразования кинетической энергии потока в полезную работу, связанная с малой величиной амплитуды колебаний РЭ, ограниченной возможностью возникновения вынужденных резонансных колебаний соседних РЭ, обусловленных расстояниями между соседними РЭ, при оптимальной величине которых появляется возможность возникновения условий резонансного колебания всех РЭ (при наличии и других составляющих, таких как плотность и критическая скорость потока, совпадение собственных частот колебаний РЭ с частотными характеристиками потока, упругие свойства материала, условия закрепления, наличие внешних возмущений и т.д.). Низкая эффективность преобразования обусловлена также потерями кинетической энергии потока текучей среды (или потерей скорости потока на выходе из устройства по сравнению со скоростью потока на входе в устройство), связанными с турбулизацией потока при его взаимодействии с колеблющимися РЭ, потерями, связанными с частичным использованием полученной полезной работы на демпфирование энергии движения поршней каждого РЭ при остановке поршней и смене направления движения, на поддержание параллельности каждого РЭ, на установку и поддержание противофазного движения соседних РЭ, на создание циклических восстанавливающих сил для возбуждения и поддержания резонансных колебаний.The main disadvantage of this invention is the low efficiency of converting the kinetic energy of the flow into useful work associated with a small value of the amplitude of the RE oscillations, limited by the possibility of the occurrence of forced resonant vibrations of neighboring REs, due to the distances between neighboring REs, at the optimal value of which the possibility of occurrence of resonant oscillation conditions for all REs (in the presence of other components, such as density and critical flow velocity, coincidence frequencies of RE vibrations with frequency characteristics of the flow, elastic properties of the material, fixing conditions, the presence of external disturbances, etc.). The low conversion efficiency is also caused by the loss of kinetic energy of the fluid flow (or by the loss of the flow velocity at the outlet of the device compared to the flow velocity at the inlet of the device) associated with turbulence of the flow when it interacts with oscillating REs, losses associated with the partial use of the obtained useful work on damping the energy of movement of the pistons of each RE when the pistons stop and changing the direction of movement, to maintain the parallelism of each RE, to install and maintain s antiphase motion of adjacent RE, to create the cyclic restoring forces to initiate and maintain the resonance oscillation.

Законы вращательных и возвратно-поступательных перемещений каждого РЭ зависят от нестационарных аэродинамических / гидродинамических сил и моментов, возникающих при взаимодействии колеблющихся РЭ с потоком текучей среды, поэтому эти перемещения не являются гармоническими, законы их разные, нет повторяемости этих перемещений во времени, их можно только контролировать, но ними практически невозможно управлять.The laws of rotational and reciprocal movements of each RE depend on unsteady aerodynamic / hydrodynamic forces and moments arising from the interaction of the oscillating RE with the flow of a fluid, therefore these movements are not harmonic, their laws are different, there is no repeatability of these movements in time, they can only to control, but they are almost impossible to control.

Недостатками описанного изобретения является также неустойчивость и сложность контроля предлагаемой колеблющейся резонансной системой, постоянно требующей внешних возмущающих сил для возбуждения и поддержания резонансных колебаний, требующей постоянной подстройки, подналадки и регулировки каждого параметра каждого колеблющегося РЭ как по вращательным перемещениям, так и по возвратно-поступательным перемещениям.The disadvantages of the described invention is also the instability and complexity of the control of the proposed oscillating resonant system, constantly requiring external disturbing forces to excite and maintain resonant oscillations, requiring constant adjustment, adjustment and adjustment of each parameter of each oscillating RE as for rotational movements, and for reciprocating movements .

Падение кинетической энергии потока за РЭ, обусловленное турбулизацией потока при его взаимодействии с колеблющимися РЭ в случае возбуждения резонансных возмущений, делает невозможным наращивание снимаемой электрической мощности за счет размещения дополнительных РЭ или устройств перед рассматриваемыми РЭ или за ними.The decrease in the kinetic energy of the flow behind the RE due to turbulence of the flow during its interaction with the oscillating RE in the case of excitation of resonant disturbances makes it impossible to build up the removed electric power by placing additional RE or devices in front of or behind the RE under consideration.

Известны также наиболее близкие по конструктивным особенностям к заявляемым устройство преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу и реализуемый при его работе способ преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу (патент DE 3616350 A1 (VOGEL EDWARD) 19.11.1987). В отличие от описанных выше в аналогах технических решений выработка электроэнергии в этом устройстве происходит без использования положительного влияния явления флаттер.Also known are those closest in design features to the claimed device for converting kinetic energy of a fluid stream into useful work and a method for converting kinetic energy of a fluid stream into useful work (patent DE 3616350 A1 (VOGEL EDWARD) November 19, 1987). In contrast to the technical solutions described above in analogues, power generation in this device occurs without the use of the positive effect of the flutter phenomenon.

Способ преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу включает размещение РЭ в потоке текучей среды в условиях взаимодействия с потоком текучей среды и одновременное сообщение РЭ гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений, при этом используют РЭ, представляющий собой жесткую рамную конструкцию в виде горизонтальной двухопорной балки, его закрепляют на концах двух шатунов, связанных в средней части с ползунами и жесткими стойками, а противоположными концами с коленчатым валом, возвратно-поступательные перемещения РЭ осуществляют по эллиптическим траекториям, направление возвратно-поступательных перемещений оси соединения средней части шатуна с ползуном производят в плоскости, перпендикулярной направлению движения потока, а вращательные перемещения РЭ осуществляют относительно оси соединения средней части шатуна с ползуном.A method for converting the kinetic energy of a fluid stream into useful work includes placing RE in a fluid stream under conditions of interaction with a fluid stream and simultaneously communicating RE of harmonic rotational and reciprocal movements, using RE, which is a rigid frame structure in the form of a horizontal double support beams, it is fixed at the ends of two connecting rods connected in the middle with sliders and rigid struts, and opposite ends with a crankshaft, return spot-translational movement carried out by the ER elliptical trajectories, the direction of reciprocating movement of the joint axis with the middle part of the slide rod is carried out in a plane perpendicular to the flow direction of movement, and rotational movement relative to the compound RE carried axis middle portion of the connecting rod and the crosshead.

Реализующее описанный способ устройство преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу выполнено одно- или многомодульным, каждый отдельный модуль которого содержит имеющий возможность размещения в потоке текучей среды РЭ, установленный на неподвижном основании и неподвижно закрепленный на двух шатунах кривошипно-шатунных механизмов, ползуны которых соединены с шатунами при помощи осей и имеют возможность совершать возвратно-поступательные перемещения по направляющим, а шатуны шарнирно соединены с кривошипами, неподвижно связанными с коленчатым валом, который, в свою очередь, шарнирно связан с неподвижным основанием и предназначен для передачи энергии вращения кривошипа на устройство для отбора мощности, при этом РЭ представляет собой жесткую рамную конструкцию в виде горизонтальной двухопорной балки, закрепленной на двух шатунах, связанных в средней части жесткими стойками, а противоположными концами с коленчатым валом; РЭ имеет возможность осуществления вращательных перемещений относительно осей соединения средних частей шатунов с ползунами; РЭ имеет возможность возвратно-поступательных перемещений по эллиптическим траекториям; направление возвратно-поступательных перемещений осей соединения средних частей шатунов с ползунами происходит в плоскости, перпендикулярной направлению движения потока.The device for converting the kinetic energy of the fluid flow into useful work that implements the described method is single- or multi-module, each individual module of which contains an option for placing RE in the fluid flow, mounted on a fixed base and fixedly mounted on two connecting rods of crank mechanisms, whose sliders connected to the connecting rods with the help of axes and have the ability to make reciprocating movements along the guides, and the connecting rods are pivotally connected to the curves with studs fixedly connected to the crankshaft, which, in turn, is pivotally connected to the fixed base and is designed to transfer the rotational energy of the crank to the power take-off device, while the RE is a rigid frame structure in the form of a horizontal double-beam supported on two rods connected in the middle part by rigid struts, and opposite ends with a crankshaft; RE has the ability to perform rotational movements relative to the axes of the connection of the middle parts of the connecting rods with the sliders; RE has the ability to reciprocate along elliptical trajectories; the direction of reciprocating movements of the axes of the connection of the middle parts of the connecting rods with the sliders occurs in a plane perpendicular to the direction of flow.

Авторы описаного изобретения сделали ставку на преобразование кинетической энергии потока воздуха в электрическую энергию только за счет аэродинамической подъемной силы, исключив всякую возможность возникновения флаттера. К решению вопроса преобразования кинетической энергии потока в полезную работу они подошли только с позиции аэродинамики, игнорируя нестационарные аэродинамические процессы и теорию вынужденных колебаний. За счет увеличения механического демпфирования всей конструкции (закрепление РЭ на двух жестких опорах, связанных в жесткую рамную конструкцию) авторы этого изобретения существенно повысили механическое демпфирование колеблющейся системы, гарантированно исключив любую возможность возникновения флаттера. А возможность использования явления резонанса в колебательной системе авторы исключили путем введения в способ действия ограничений на увеличение амплитуд возвратно-поступательных колебаний РЭ (любое увеличение амплитуд возвратно-поступательных колебаний РЭ приводит к существенному увеличению металлоемкости всей конструкции) и периодическим изменением на 12° угла сдвига фаз между возмущающей силой и перемещением (при резонансных колебаниях угол сдвига фаз равняется строго 90°).The authors of the described invention have relied on the conversion of the kinetic energy of the air flow into electrical energy only due to aerodynamic lifting force, eliminating any possibility of flutter. They approached the question of converting the kinetic energy of the flow into useful work only from the standpoint of aerodynamics, ignoring unsteady aerodynamic processes and the theory of forced oscillations. By increasing the mechanical damping of the entire structure (fixing the RE on two rigid supports connected in a rigid frame structure), the authors of this invention significantly increased the mechanical damping of the oscillating system, guaranteed to exclude any possibility of flutter occurrence. And the authors excluded the possibility of using the resonance phenomenon in the oscillatory system by introducing restrictions on the amplitudes of the reciprocating oscillations of the RE (any increase in the amplitudes of the reciprocating vibrations of the RE leads to a significant increase in the metal consumption of the whole structure) and a periodic change of the phase angle by 12 ° between the perturbing force and the displacement (in resonance oscillations, the phase angle is strictly 90 °).

Основным недостатком данного изобретения является низкая эффективность преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу, связанная, во-первых, с периодическим движением РЭ против направления движения текучей среды, что снижает кпд устройства; во-вторых, с использованием для осуществления положительной работы только аэродинамической подъемной силы, возникающей также периодически и зависящей от профиля РЭ и очень узкого скоростного диапазона потока, что также снижает кпд устройства; в-третьих, малыми амплитудами колебаний, зависящими от угла атаки РЭ (максимально 12°), геометрических параметров передающих механизмов и назначения изобретения (малые габариты и малая площадь, занимаемая устройством).The main disadvantage of this invention is the low efficiency of converting the kinetic energy of the fluid stream into useful work, associated, firstly, with the periodic movement of the RE against the direction of movement of the fluid, which reduces the efficiency of the device; secondly, using only aerodynamic lifting force for positive work, which also occurs periodically and depends on the RE profile and a very narrow flow rate range, which also reduces the efficiency of the device; thirdly, small vibration amplitudes, depending on the angle of attack of the RE (maximum 12 °), geometric parameters of the transmission mechanisms and the purpose of the invention (small size and small area occupied by the device).

Существенными недостатками изобретения являются также большая металлоемкость устройства, обусловленная длиной шатунов, значительным смещением центра колеблющихся масс и, самое главное, периодически возникающими динамическими ударами и рывками, вызванными периодически изменяющимися направлениями движения РЭ относительно направления движения потока и периодическими изменениями точек приложения аэродинамической подъемной силы на поверхности РЭ. Для удержания всей конструкции в работоспособном состоянии необходима массивная поворотная опора, призванная также служить для предотвращения от опрокидывания в случае возникновения порывистых или шквальних ветров, что особенно актуально именно при размещении устройства на крышах домов. Особенно актуален данный вопрос при вертикальном расположении коленчатого вала. Но размещение массивного работающего изделия, испытывающего значительные переменные динамические нагрузки при его работе, категорически недопустимо на крышах домов, особенно высотных, и является еще одним существенным недостатком устройства по прототипу.Significant disadvantages of the invention are also the large metal consumption of the device, due to the length of the connecting rods, a significant displacement of the center of the oscillating masses and, most importantly, periodically occurring dynamic shocks and jerks caused by periodically changing directions of RE movement relative to the direction of flow and periodic changes in the points of application of aerodynamic lifting force on the surface RE. To keep the entire structure in working condition, a massive rotary support is required, which is also intended to prevent it from tipping over in the event of gusty or heavy winds, which is especially true when placing the device on the roofs of houses. This issue is especially relevant for the vertical arrangement of the crankshaft. But the placement of a massive working product, experiencing significant variable dynamic loads during its operation, is strictly unacceptable on the roofs of houses, especially high-rise buildings, and is another significant drawback of the prototype device.

Следующим существенным недостатком описанного устройства является образование вихрей текучей среды при воздействии аэродинамической подъемной силы на любую конструкцию (или часть конструкции). Мало того, что это явление дополнительно уменьшает эффективность преобразования кинетической энергии потока в полезную работу, так как часть энергии потока тратится именно на образование вихрей, но при вертикальном расположении коленчатого вала, периодический срыв вихрей с рабочих элементов, расположенных по потоку первыми, вызывает хаотичные неуправляемые вибрации на рабочих элементах, расположенных по потоку вторыми (так называемый бафтинг), что также ведет к снижению коэффициента полезного действия этого устройства. Кроме того, турбулизация потока текучей среды приводит к потере его кинетической энергии, росту сопротивления и возникновению опрокидывающего момента, предотвращение которого также приводит к увеличению габаритов и веса поворотной опоры.Another significant drawback of the described device is the formation of vortices of a fluid when exposed to aerodynamic lifting force on any structure (or part of the structure). Not only does this phenomenon further reduce the efficiency of converting the kinetic energy of the flow into useful work, since part of the flow energy is spent precisely on the formation of vortices, but with a vertical position of the crankshaft, periodic disruption of the vortices from the working elements located first in the flow causes chaotic uncontrollable vibration on the working elements located second downstream (the so-called buffing), which also leads to a decrease in the efficiency of this device. In addition, turbulization of the fluid flow leads to a loss of its kinetic energy, an increase in resistance and the occurrence of a tipping moment, the prevention of which also leads to an increase in the dimensions and weight of the rotary support.

Техническими эффектами предлагаемых способа и устройства преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу, объединенных единым изобретательским замыслом, является возможность выработки электроэнергии путем создания самовозбуждающихся автоколебаний типа «флаттер» и использования положительной работы нестационарных аэродинамических сил и моментов (нестационарных аэродинамических воздействий НАВ), возникающих при взаимодействии устройства как с одним колеблющимся РЭ, так и со множеством РЭ, кроме этого выравнивается скорость рабочего потока на входе и на выходе из устройства, и, как следствие, отсутствует опрокидывающий момент, вследствие чего появляется возможность получения электрической энергии из любого потока текучей среды практически без потери кинетической энергии самого потока, без нарушения экологичности системы в месте монтажа устройства, без строительства сложных гидротехнических или монтажных сооружений, снижение металлоемкости устройства, возможность наращивания мощности устройства за счет присоединения дополнительных РЭ или дополнительных аналогичных устройств к работающему устройству непосредственно перед ним или за ним, т.е. повышение мощности и коэффициента полезного действия устройства, а также повышение надежности работы устройства в целом.The technical effects of the proposed method and device for converting the kinetic energy of the fluid flow into useful work, united by a single inventive concept, is the ability to generate electricity by creating self-excited flutter-type self-excited oscillations and using the positive work of unsteady aerodynamic forces and moments (non-stationary aerodynamic effects of NAV) that arise when the device interacts with one oscillating RE, and with many RE, in addition to the speed of the working stream at the inlet and at the outlet of the device is equalized, and, as a result, there is no tipping moment, as a result of which it becomes possible to obtain electric energy from any fluid stream practically without loss of kinetic energy of the stream itself, without violating the environmental friendliness of the system at the installation site without the construction of complex hydraulic or installation structures, reducing the metal consumption of the device, the possibility of increasing the capacity of the device by connecting additional s RE or additional similar devices to the working device directly in front of or behind it, i.e. increasing the power and efficiency of the device, as well as improving the reliability of the device as a whole.

Для получения этих технических эффектов в способе преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу, включающем размещение РЭ в потоке текучей среды в условиях взаимодействия с потоком текучей среды и одновременное сообщение РЭ гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений, согласно изобретению РЭ закрепляют в потоке текучей среды консольно с возможностью фиксированного поворота и вращательного перемещения относительно оси, на которой их закрепляют, совпадающей с осью соединения ползуна с шатуном, а возвратно-поступательные перемещения РЭ осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению перемещения потока и совпадающем с вектором нормальной составляющей движущей силы потока, результирующая составляющая которой направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ, при оптимальном варианте реализации этого способа вращательные и возвратно-поступательные перемещения РЭ осуществляют относительно оси их консольного закрепления со сдвигом по фазе; этот способ может быть реализован с помощью устройства, выполненного одно- или многомодульным, каждый отдельный модуль которого содержит имеющий возможность размещения в потоке текучей среды РЭ, установленный на неподвижном основании на шатуне кривошипно-шатунного механизма, ползун которого соединен с шатуном при помощи оси и имеет возможность совершать возвратно-поступательное перемещение по направляющей, а шатун шарнирно соединен с кривошипом, шарнирно связанным с валом, который, в свою очередь, шарнирно связан с неподвижным основанием и предназначен для передачи энергии вращения кривошипа на устройство для отбора мощности, в котором согласно изобретению каждый РЭ выполнен в виде консоли и установлен с возможностью фиксированного поворота и вращательного перемещения относительно оси, на которой он закреплен, совпадающей с осью соединения ползуна с шатуном, при наилучших вариантах выполнения устройства при выполнении его многомодульным оси закрепления РЭ имеют возможность перемещения в одной плоскости; модули кинематически связаны между собой и имеют возможность работы со сдвигом фаз; кроме того, кинематическая связь между модулями может быть осуществлена при помощи передаточных механизмов, размещенных на валу с одной из сторон относительно неподвижного основания, а также оно может быть снабжено поджимным соплом и диффузором, которые установлены, соответственно, перед РЭ и за РЭ по ходу движения потока.To obtain these technical effects in a method of converting kinetic energy of a fluid stream into useful work, including placing RE in a fluid stream under conditions of interaction with a fluid stream and simultaneously communicating RE of harmonic rotational and reciprocating movements, according to the invention, RE is fixed in the fluid stream environment cantilever with the possibility of a fixed rotation and rotational movement relative to the axis on which they are fixed, coinciding with the axis of the connection slider and with a connecting rod, and the reciprocating movements of the REs are carried out in the direction perpendicular to the direction of movement of the flow and coinciding with the vector of the normal component of the driving force of the stream, the resulting component of which is directed perpendicularly to the side surface of the REs, with the optimal embodiment of this method, the rotational and reciprocating movements carried out relative to the axis of their cantilever fixing with a phase shift; this method can be implemented using a device made single- or multi-module, each individual module of which contains the possibility of placing in the fluid flow RE mounted on a fixed base on the connecting rod of the crank mechanism, the slider of which is connected to the connecting rod via an axis and has the ability to make a reciprocating movement along the guide, and the connecting rod is pivotally connected to a crank pivotally connected to a shaft, which, in turn, is pivotally connected to a fixed base and it is intended for transferring rotational energy of the crank to the power take-off device, in which according to the invention each RE is made in the form of a console and is mounted with the possibility of fixed rotation and rotational movement relative to the axis on which it is fixed, coinciding with the axis of connection of the slider with the connecting rod, the best options for performing the device when performing its multi-module axis of fixation RE have the ability to move in the same plane; the modules are kinematically connected with each other and have the ability to work with phase shift; in addition, the kinematic connection between the modules can be carried out using gears placed on the shaft from one side relative to the fixed base, and it can also be equipped with a squeezing nozzle and diffuser, which are installed, respectively, in front of the RE and behind the RE in the direction of travel flow.

Вследствие реализации предлагаемых совокупностей признаков при использовании заявляемого устройства в качестве ветрогидроэлектростанции электрическая энергия вырабатывается из потока воды или воздуха практически без изменения характеристик самого потока. При неизменности кинетической энергии самого потока получаемая электрическая энергия эквивалентна приблизительно 30% кинетической энергии потока (при кпд=30%). Цифра приведена по результатам испытаний в воздушном и водном потоках, испытания проведены как на лабораторной модели, так и на образце опытной промышленной установки. При реализации предлагаемого способа преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу и устройства для его осуществления происходит гарантированное перемещение РЭ при взаимодействии с потоком текучей среды в режиме автоколебаний типа флаттер. Управление режимом этих автоколебаний осуществляется благодаря созданию оптимальных условий для возникновения и поддержания положительной работы суммарных НАВ, что не только гарантированно защищает предлагаемый механизм от разрушения, но и эту разрушительную энергию превращает в полезную работу. Энергия при этом получается не за счет флаттера, а за счет положительной работы НАВ, которые возникают одновременно с возникновением самовозбуждающихся автоколебаний типа флаттера. При работе предлагаемого устройства скорость рабочего потока на выходе из устройства практически не отличается от скорости рабочего потока на входе в устройство, что указывает на практическую неизменность кинетической энергии потока текучей среды при прохождении через устройство независимо от количества и расположения рабочих объектов по длине, ширине и высоте устройства; с увеличением площади или количества рабочих органов пропорционально возрастает снимаемая с устройства электроэнергия (устройство работает в режиме генератора) или увеличивается тяговое усилие устройства (устройство работает в режиме движителя), появляется возможность бесконечного наращивания снимаемой мощности любого потока текучей среды (в том числе речных, морских и океанских течений, водопадов, приливов-отливов и т.п), кроме того, исключаются динамические удары и рывки при работе за счет постоянного совпадения направления возвратно-поступательных перемещений РЭ с нормальной составляющей движущей силы потока, при этом также исключаются скачки давления (повышение давления) на входе в устройство, что указывает на отсутствие опрокидывающего момента при монтаже устройства на крышах, мачтах, транспортных средствах, палубах судов и т.п., что значительно повышает кпд и надежность работы устройства. Т.е. возможны очень простая установка и эксплуатация этих устройств. Сохранение кинетической энергии потока неизменной на входе в устройство и на выходе из него позволяет производить монтаж и эксплуатацию любого количества и любой мощности устройств без нарушения экологической системы в данном регионе, без строительства сложных и дорогостоящих гидросооружений. Отсутствие турбулентности потока и ламинарное течение на выходе из устройства указывает на отсутствие критических и сверхкритических скоростей на РЭ, что делает возможным эксплуатацию данных устройств без создания высокочастотных шумов или радиопомех, без вреда для здоровья человека, животных и растений. Следовательно, появляется возможность монтажа устройств в непосредственной близости от потребления электроэнергии, что ведет к существенному сокращению основных (линии электропередач, трансформаторы и подстанции) и эксплуатационных (потери на передачу электроэнергии, обслуживание линий электропередач и подстанций) затрат. Изготовление устройств и запасных частей к ним не требует применения сложных и дорогих материалов, надежность и работоспособность основных исполнительных механизмов подтверждена двухвековой практикой человечества, сами устройства просты и надежны в эксплуатации, совместимы с простыми и надежными программами управления, диагностирования и автоматизации. Применение устройств в качестве движителей на транспортных средствах приводит к существенному сокращению топлива на морских и речных судах или к увеличению скорости морских и речных судов при абсолютной экологической безопасности водной среды. Применение устройств в качестве генераторов электроэнергии на автомобилях, автобусах, трамваях, поездах, морских и речных судах также приводит к существенному сокращению потребления топлива и электроэнергии. Эксплуатация устройств исключает явления парниковых эффектов и вредных выбросов, исключает повышение температуры всей планеты и связанных с ним экологических катастроф.Due to the implementation of the proposed sets of features when using the inventive device as a wind hydroelectric power station, electric energy is generated from a stream of water or air with virtually no change in the characteristics of the stream itself. Given the constant kinetic energy of the flow itself, the resulting electrical energy is equivalent to approximately 30% of the kinetic energy of the flow (at efficiency = 30%). The figure is based on the results of tests in air and water flows, tests were carried out both on a laboratory model and on a sample of an experimental industrial installation. When implementing the proposed method for converting the kinetic energy of a fluid flow into useful work and devices for its implementation, guaranteed movement of RE occurs when interacting with the fluid flow in a self-oscillating flutter-type mode. The regime of these self-oscillations is controlled by creating optimal conditions for the emergence and maintenance of the positive work of the total NAV, which not only guarantees the proposed mechanism from destruction, but also turns this destructive energy into useful work. Energy in this case is obtained not due to flutter, but due to the positive work of NAV, which occur simultaneously with the occurrence of self-excited self-excited oscillations such as flutter. During the operation of the proposed device, the speed of the workflow at the exit of the device is practically no different from the speed of the workflow at the inlet of the device, which indicates the practically unchanged kinetic energy of the fluid flow when passing through the device, regardless of the number and location of work objects in length, width and height devices with an increase in the area or number of working bodies, the electric energy removed from the device increases proportionally (the device operates in generator mode) or the traction force of the device (the device operates in propulsion mode) increases, it becomes possible to infinitely increase the removed power of any fluid flow (including river, sea and ocean currents, waterfalls, tides, etc.), in addition, dynamic shocks and jerks during operation are excluded due to the constant coincidence of the return direction of translational movements of REs with a normal component of the driving force of the flow, pressure surges (pressure increase) at the inlet of the device are also excluded, which indicates the absence of a tipping moment when installing the device on roofs, masts, vehicles, ship decks, etc. ., which significantly improves the efficiency and reliability of the device. Those. very simple installation and operation of these devices is possible. Keeping the kinetic energy of the flow unchanged at the inlet and outlet of the device allows the installation and operation of any number and any power of devices without disturbing the ecological system in the region, without building complex and expensive hydraulic structures. The absence of flow turbulence and laminar flow at the device exit indicates the absence of critical and supercritical velocities at the RE, which makes it possible to operate these devices without creating high-frequency noise or radio interference, without harm to human, animal and plant health. Consequently, it becomes possible to install devices in the immediate vicinity of electricity consumption, which leads to a significant reduction in the main (power lines, transformers and substations) and operational (losses on electric power transmission, maintenance of power lines and substations). The manufacture of devices and spare parts for them does not require the use of complex and expensive materials, the reliability and performance of the main actuators is confirmed by the bicentennial practice of mankind, the devices themselves are simple and reliable in operation, compatible with simple and reliable control, diagnostics and automation programs. The use of devices as propulsors in vehicles leads to a significant reduction in fuel on sea and river vessels or to an increase in the speed of sea and river vessels with absolute ecological safety of the aquatic environment. The use of devices as generators of electricity on cars, buses, trams, trains, sea and river vessels also leads to a significant reduction in fuel and electricity consumption. The operation of the devices eliminates the effects of greenhouse effects and harmful emissions, eliminates the temperature rise of the entire planet and related environmental disasters.

Общий термин «рабочий элемент» включает широкие понятия "крыло" в используемом здесь значении это "гидрокрыло", используемое в текущей воде, и "аэрокрыло", используемое для преобразования энергии ветра, или "лопасть", используемую для создания тягового усилия. Термин "крыло", подразумевающий неподвижные или вращающиеся рабочие элементы, используемые для создания подъемной силы для летательных аппаратов, неприменим в контексте данного изобретения.The generic term “work item” includes the broad terms “wing,” as used herein, “wing” used in flowing water and “wing” used to convert wind energy, or “blade” used to create traction. The term “wing”, meaning stationary or rotating work elements used to create lift for aircraft, is not applicable in the context of this invention.

Термин «неподвижное основание» предполагает жесткий каркас, на котором размещены исполнительные механизмы для осуществления гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений и который может быть неподвижно закреплен относительно поверхности земли, или может быть закреплен на транспортном средстве, или выступать в роли плавучей платформы на воде.The term "fixed base" means a rigid frame on which actuators are located for performing harmonic rotational and reciprocal movements and which can be fixedly mounted relative to the surface of the earth, or can be fixed on a vehicle, or act as a floating platform on water.

На чертежах проиллюстрировано предлагаемое устройство, где на фиг.1 представлено одномодульное устройство, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид со стороны расположения РЭ; на фиг.3 представлено четырехмодульное устройство с четырьмя РЭ, вид со стороны расположения РЭ; на фиг.4 представлено четырехмодульное устройство, вид со стороны передаточных механизмов; на фиг.5 представлена схема работы устройства в режиме движителя судна (в разрезе); на фиг.6 представлена схема взаимодействия одномодульного устройства с потоком текучей среды; на фиг.7 представлена схема взаимодействия четырехмодульного устройства с потоком текучей среды; на фиг.8 представлена схема взаимодействия восьмимодульного устройства с потоком текучей среды; на фиг.9 представлена схема взаимодействия одномодульного устройства с потоком рабочей среды в режиме движителя судна; на фиг.10 представлено устройство, в котором в качестве исполнительных механизмов для осуществления взаимосвязанных между собой гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений РЭ, а также для осуществления фиксированного поворота РЭ использованы кинематически не связанные между собой гидроцилиндры, управление которыми осуществлено при помощи обычных средств автоматизации и компьютерного программирования; на фиг.11 представлен вариант устройства, в котором в качестве исполнительных механизмов для осуществления взаимосвязанных между собой гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений РЭ использованы кинематически не связанные между собой исполнительные механизмы, выполненные в виде кривошипно-шатунного механизма для осуществления возвратно-поступательных перемещений РЭ и в виде мотор-редуктора, установленного на валу для осуществления гармонических вращательных перемещений и фиксированного поворота РЭ.The drawings illustrate the proposed device, where figure 1 shows a single-module device, side view; figure 2 is the same, a view from the location of the RE; figure 3 presents a four-module device with four RE, view from the location of the RE; figure 4 presents a four-module device, a view from the side of the transmission mechanisms; figure 5 presents a diagram of the operation of the device in the mode of the ship propulsion (in the context); figure 6 presents a diagram of the interaction of a single-module device with a fluid flow; 7 is a diagram of the interaction of a four-module device with a fluid flow; on Fig presents a diagram of the interaction of the eight-module device with a fluid flow; figure 9 presents a diagram of the interaction of a single-module device with the flow of the working medium in the mode of a ship propulsion; figure 10 shows a device in which kinematically unrelated hydraulic cylinders, which are controlled using conventional automation means, are used as actuators for performing interconnected harmonic rotational and reciprocal movements of the RE, as well as for performing a fixed rotation of the RE and computer programming; figure 11 presents a variant of the device in which as actuators for interconnected harmonic rotational and reciprocating movements of the RE used kinematically unconnected actuators made in the form of a crank mechanism for the implementation of reciprocating movements of RE and in the form of a gear motor mounted on the shaft for the implementation of harmonic rotational movements and a fixed rotation of the RE.

Устройство для преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу (фиг.1, 2) содержит консольно установленные РЭ 1, имеющие возможность размещения в потоке текучей среды 2, оно выполнено в данном случае одномодульным, РЭ 1 закреплен консольно и неподвижно на шатуне 3, установленного на неподвижном основании 4 кривошипно-шатунного механизма, ползун 5 которого соединен с шатуном 3 при помощи оси 6 и имеет возможность возвратно-поступательного перемещения по направляющей 7, а шатун 3 противоположным концом шарнирно соединен с кривошипом 8, кинематически связанным с установленным на этом же неподвижном основании одним концом вала 9, другой конец которого предназначен для передачи энергии вращения кривошипа 8 на устройство для отбора мощности (не показано). Амплитуда возвратно-поступательных перемещений РЭ 1 зависит от геометрических параметров кривошипа 8. РЭ 1 установлен под углом 90° относительно шатуна 3 с углом атаки L относительно потока 2; на фиг.3 представлено четырехмодульное устройство с четырьмя РЭ 1, установленными под углом 90° относительно шатунов 3 с углом атаки L относительно потока 2; на фиг.4 представлено четырехмодульное устройство, вид со стороны передаточных механизмов, выполненных в виде шестерен 10, установленных на валах 9. На фиг.5 представлена схема работы устройства в режиме движителя судна (в разрезе), в котором неподвижное основание 4 представляет собой корпус судна, на котором размещены семь модулей, состоящих из РЭ 1, шатунов 3, кривошипов 8, передаточных шестерен 10, валов 9, ползунов 5, осей 6 и направляющих (не показаны). Устройство снабжено поджимным соплом 11 и диффузором 12.A device for converting the kinetic energy of a fluid flow into useful work (FIGS. 1, 2) contains cantilever mounted RE 1s that can be placed in the fluid flow 2, it is made in this case single-module, RE 1 is mounted cantilever and stationary on the connecting rod 3, mounted on a fixed base 4 of the crank mechanism, the slider 5 of which is connected to the connecting rod 3 using the axis 6 and has the ability to reciprocate along the guide 7, and the connecting rod 3 with the opposite end pivotally connected n with a crank 8 which is kinematically related to the set at the same fixed base with one end of the shaft 9, the other end of which is for transmitting rotational energy to the crank 8 for the PTO device (not shown). The amplitude of the reciprocating movements of RE 1 depends on the geometric parameters of the crank 8. RE 1 is set at an angle of 90 ° relative to the connecting rod 3 with an angle of attack L relative to flow 2; figure 3 presents a four-module device with four RE 1 mounted at an angle of 90 ° relative to the connecting rods 3 with an angle of attack L relative to the stream 2; figure 4 presents a four-module device, a view from the side of the gears made in the form of gears 10 mounted on the shafts 9. Figure 5 presents a diagram of the operation of the device in the mode of a ship propulsion (in section), in which the fixed base 4 is a hull a vessel on which seven modules are located, consisting of RE 1, connecting rods 3, cranks 8, gears 10, shafts 9, sliders 5, axles 6 and guides (not shown). The device is equipped with a squeezing nozzle 11 and a diffuser 12.

Кроме того, РЭ 1 установлен с возможностью фиксированного поворота и вращательного перемещения вокруг оси 6, относительно которой он закреплен на шатуне 3, а геометрическая ось оси 6 находится в плоскости РЭ 1. Это дает возможность устанавливать фиксированный угол сдвига фаз между вращательными и возвратно-поступательными перемещениями РЭ 1, необходимый для запуска устройства и его эффективной работы, а также для остановки устройства при проведении профилактических работ путем установки нулевого угла атаки всех РЭ 1 относительно потока 2 (механизм фиксированного поворота на фигурах не показан).In addition, RE 1 is installed with the possibility of a fixed rotation and rotational movement around axis 6, relative to which it is mounted on the connecting rod 3, and the geometric axis of axis 6 is in the plane of RE 1. This makes it possible to set a fixed phase angle between rotational and reciprocating movements of RE 1 necessary to start the device and its effective operation, as well as to stop the device during preventive work by setting the angle of attack of all RE 1 relative to stream 2 ( fixed pivot mechanisms still not shown in the figures).

Предпочтительным вариантом предлагаемого устройства является вариант, когда оно состоит из нескольких упомянутых модулей (фиг.3, 4), кинематически связанных между собой и имеющих возможность работы со сдвигом фаз. Кинематическая связь между модулями может быть осуществлена при помощи передаточных шестерен 10, размещенных на валу 9 с одной или противоположной стороны относительно неподвижного основания 4. Сдвиг фаз между модулями устанавливается при помощи передаточных шестерен 10.The preferred option of the proposed device is the option when it consists of several of the mentioned modules (figure 3, 4), kinematically connected with each other and having the ability to work with phase shift. The kinematic connection between the modules can be carried out using gear gears 10 located on the shaft 9 from one or the opposite side relative to the fixed base 4. The phase shift between the modules is established using gear gears 10.

При еще одном варианте выполнения предлагаемого устройства (фиг.8) оно состоит из парного числа модулей, а оси 6 закрепления РЭ 1 каждой пары модулей имеют возможность возвратно-поступательного перемещения в одной плоскости со сдвигом фаз 180°.In yet another embodiment of the proposed device (Fig. 8), it consists of a pair of modules, and the axis 6 of the fastening RE 1 of each pair of modules have the ability to reciprocate in the same plane with a phase shift of 180 °.

На фиг.5 изображено устройство для работы в режиме движителя судна. Неподвижным основанием 4 служит корпус судна. Устройство может быть снабжено поджимным соплом 11, предназначенным для увеличения объема и скорости потока 2, и диффузором 12, предназначенным для снижения давления потока 2 на РЭ 1, которые установлены соответственно перед РЭ 1 и за РЭ 1 по ходу движения потока (по ходу движения судна). Судовой двигатель 13 является генератором механической энергии, которая РЭ 1 преобразовывается в усилие тяги 14.Figure 5 shows a device for operation in the mode of a ship propulsion. Fixed base 4 is the hull of the vessel. The device can be equipped with a squeezing nozzle 11, designed to increase the volume and speed of flow 2, and a diffuser 12, designed to reduce the pressure of flow 2 on RE 1, which are installed respectively before RE 1 and RE 1 in the direction of flow (in the direction of the vessel ) The marine engine 13 is a generator of mechanical energy, which RE 1 is converted into traction 14.

При еще одном варианте выполнения предлагаемого устройства (фиг.10) в качестве исполнительных механизмов для осуществления взаимосвязанных между собой гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений РЭ 1, а также для осуществления фиксированного поворота РЭ 1 применяют кинематически не связанные между собой гидроцилиндр 15, осуществляющий возвратно-поступательные перемещения относительно направляющих 7, и подвижную каретку 16 с гидравлическим приводом (не показан) поворота РЭ 1, осуществляющую вращательные перемещения относительно оси 6 закрепления РЭ 1. Управление исполнительными механизмами осуществляют при помощи обычных средств автоматизации и компьютерного программирования.In yet another embodiment of the proposed device (Fig. 10), actuators for performing interconnected harmonic rotational and reciprocating movements of RE 1, as well as for performing a fixed rotation of RE 1, use a kinematically unrelated hydraulic cylinder 15 - translational movements relative to the guides 7, and a movable carriage 16 with a hydraulic drive (not shown) of rotation RE 1, performing rotational movements 6 relative to the fixed axis 1. RE actuators controlled by a conventional means of automation and computer programming.

При еще одном варианте выполнения предлагаемого устройства (фиг.11) в качестве исполнительных механизмов для осуществления взаимосвязанных между собой гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений РЭ 1, а также для осуществления фиксированного поворота РЭ 1 применяют кинематически не связанные между собой кривошипно-шатунный механизм для осуществления возвратно-поступательных перемещений РЭ 1 и подвижную каретку 16 с механическим приводом в виде мотор-редуктора (не показан) поворота РЭ 1, установленного на оси 6 для осуществления гармонических вращательных перемещений и фиксированного поворота РЭ 1.With another embodiment of the proposed device (Fig. 11), as the actuators for performing interconnected harmonic rotational and reciprocal movements of RE 1, as well as for performing a fixed rotation of RE 1, kinematically unconnected crank mechanism for the implementation of the reciprocating movements of RE 1 and the movable carriage 16 with a mechanical drive in the form of a gear motor (not shown) rotation RE 1 mounted on the axis 6 for about the existence of harmonic rotational displacements and a fixed rotation of RE 1.

Способ преобразования кинетической энергии потока текучей среды в полезную работу осуществляется в процессе работы предлагаемого устройства следующим образом. РЭ 1 размещают в потоке текучей среды 2 под углом L относительно движения потока 2 с возможностью совершать возвратно-поступательные перемещения в направлении, перпендикулярном направлению движения потока 2, и вращательного перемещения вокруг оси 6, относительно которой РЭ 1 закреплен на шатуне 3, а геометрическая ось оси 6 находится в плоскости РЭ 1 (фиг.1, 2). Поток текучей среды 2 (фиг.6) воздействует на РЭ 1 в положении «А» и создает усилие, перемещающее РЭ 1 в направлении, перпендикулярном направлению движения потока 2 (направление перемещения указано стрелкой), и вращающее РЭ 1 вокруг оси 6 (фиг.1, 2), при этом вектор нормальной составляющей «Рп» движущей силы потока «Р» (фиг.6) совпадает с направлением перемещения РЭ 1, а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Угол «L» между РЭ 1 и направлением движения потока уменьшается, при этом уменьшается и величина воздействия потока 2 на РЭ 1. В положении «В» РЭ 1 меняет направление перемещения на противоположное, при этом угол «L»=0, воздействие потока 2 на РЭ 1 отсутствует, а положение «В» РЭ проходит по инерции за счет энергии вращения кривошипа 8 (фиг.1, 2). После прохождения положения «В» (фиг.6) угол «L» становится отличным от нуля, соответственно возникает усилие, совпадающее с инерционным усилием воздействия кривошипа 8 (фиг.1, 2) и перемещающее РЭ 1 в положение «С» (фиг.6), угол «L» возрастает, при этом вектор нормальной составляющей «Рn» движущей силы потока «Р» совпадает с направлением перемещения РЭ 1, а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Максимальное воздействие потока 2 на РЭ 1 в положении «А» и «С», при этом угол «L» достигает максимума и становится равным 45° (в данном случае). После прохождения положения «С» угол «L» уменьшается, соответственно уменьшается величина воздействия потока 2 на РЭ 1. В положении «D» РЭ 1 меняет направление перемещения на противоположное, при этом угол «L»=0, воздействие потока 2 на РЭ 1 отсутствует, а положение «D» РЭ 1 проходит по инерции за счет энергии вращения кривошипа 8 (фиг.1, 2). После прохождения положения «D» (фиг.6) угол «L» становится отличным от нуля, соответственно возникает усилие, совпадающее с инерционным усилием воздействия кривошипа 8 (фиг.1, 2) и перемещающее РЭ 1 в положение «А» (фиг.6), угол «L» возрастает, при этом вектор нормальной составляющей «Рn» движущей силы потока «Р» совпадает с направлением перемещения РЭ 1, а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Далее процесс повторяется.A method of converting the kinetic energy of a fluid stream into useful work is carried out in the process of operation of the proposed device as follows. RE 1 is placed in the flow of fluid 2 at an angle L relative to the movement of flow 2 with the possibility of reciprocating movements in the direction perpendicular to the direction of flow 2, and rotational movement around axis 6, relative to which RE 1 is mounted on the connecting rod 3, and the geometric axis axis 6 is in the plane of RE 1 (figure 1, 2). The flow of fluid 2 (FIG. 6) acts on the RE 1 in position “A” and creates a force moving the RE 1 in the direction perpendicular to the direction of flow 2 (the direction of movement is indicated by the arrow) and rotating the RE 1 around axis 6 (FIG. 1, 2), while the vector of the normal component "Pn" of the driving force of the flow "P" (Fig.6) coincides with the direction of movement of the RE 1, and the resulting "Pc" of the driving force of the flow "P" is directed perpendicular to the side surface of the RE 1. The angle "L" between RE 1 and the direction of flow decreases, while decreasing and the magnitude of the effect of flow 2 on RE 1. In position “B”, RE 1 changes the direction of movement in the opposite direction, while the angle “L” = 0, the effect of flow 2 on RE 1 is absent, and the position “B” of RE passes by inertia due to the rotation energy of the crank 8 (Fig.1, 2). After passing the position “B” (FIG. 6), the angle “L” becomes non-zero, accordingly, a force occurs that coincides with the inertial force of the action of the crank 8 (FIGS. 1, 2) and moves the RE 1 to position “C” (FIG. 6), the angle "L" increases, while the vector of the normal component "Pn" of the driving force of the flow "P" coincides with the direction of movement of RE 1, and the resulting "Pc" of the driving force of the flow "P" is directed perpendicular to the side surface of RE 1. Maximum impact flow 2 on RE 1 in position "A" and "C", while the angle "L" reaches the poppy imuma and becomes equal to 45 ° (in this case). After passing the position “C”, the angle “L” decreases, the magnitude of the effect of flow 2 on RE 1 decreases accordingly. In position “D”, RE 1 changes the direction of movement in the opposite direction, while the angle “L” = 0, the effect of flow 2 on RE 1 absent, and the position "D" RE 1 passes by inertia due to the energy of rotation of the crank 8 (figure 1, 2). After passing the position "D" (Fig.6), the angle "L" becomes nonzero, accordingly, a force arises that coincides with the inertial force of the action of the crank 8 (Fig.1, 2) and moves the RE 1 to the position "A" (Fig. 6), the angle "L" increases, while the vector of the normal component "Pn" of the driving force of the flow "P" coincides with the direction of movement of RE 1, and the resulting "Pc" of the driving force of the flow "P" is directed perpendicular to the side surface of RE 1. Next, the process repeated.

Для уменьшения неравномерности движения РЭ 1 (фиг.1, 2), связанного с изменением движения ползуна 5 при прохождении «мертвых» точек (положения «В» и «Д» фиг.6), а также для повышения надежности и эффективности работы устройства при взаимодействии с потоком 2 на неподвижном основании 4 (фиг.3, 4) может быть размещено несколько (например, четыре) модулей. Схема равномерного колебательного перемещения РЭ 1 устройства, обеспечивающая гарантированный режим самовозбуждающихся колебаний типа «флаттер» при взаимодействии с потоком 2, представлена на фиг.7. Стрелками показаны направления возвратно-поступательных перемещений РЭ 1, происходящих за счет воздействия потока 2 на РЭ 1. Угол сдвига фаз между перемещениями соседних РЭ 1 устанавливают механически путем соответствующего расположения передаточных шестерен 10 (фиг.4) в зависимости от поставленной задачи. В данном примере (фиг.7) угол сдвига фаз между перемещениями соседних РЭ 1 равен 90°. Рабочий поток 2 (фиг.7) взаимодействует с РЭ 1/1, 1/2, 1/3 и 1/4 четырехмодульного устройства, при этом (позиция А - начальный момент времени) воздействие на РЭ 1/1 максимально (положение 1/1(1), угол L=max), воздействия на РЭ 1/2 поток 2 не оказывает (положение 1/2(1), угол L=0), воздействие потока на РЭ 1/3 максимально (положение 1/3(1), угол L=max, направление перемещения прямо противоположно направлению перемещения РЭ 1/1), воздействия на РЭ 1/4 поток 2 не оказывает (положение 1/4(1), угол L=0). При повороте кривошипа 8 на 90 градусов (фиг.3) РЭ1/1 и 1/3 (фиг.7, позиция В - поворот кривошипа 8 на 90° относительно начального момента времени) займут положение 1/1(2) и 1/3(2) соответственно, при которых отсутствует их взаимодействие с потоком 2, так как углы L=0, в то время как РЭ 1/2 и 1/4 займут положения 1/2(2) и 1/4(2) соответственно, при которых воздействие потока 2 на эти РЭ будет максимальным за счет максимального угла атаки L. Далее процесс движения повторяется (фиг.7, позиция С - поворот кривошипа 8 на 180° относительно начального момента времени и D - поворот кривошипа 8 на 270° относительно начального момента времени) через каждые 90° вращения кривошипа 8 (фиг.3) по вышеприведенной схеме. При этом суммарное усилие, передающееся на передаточную шестерню 10 (фиг.4), будет равным суммарному усилию воздействия потока 2 на все РЭ 1 устройства одновременно.To reduce the uneven movement of RE 1 (figure 1, 2) associated with a change in the movement of the slider 5 during the passage of the "dead" points (position "B" and "D" of Fig.6), as well as to increase the reliability and efficiency of the device when interacting with the stream 2 on a fixed base 4 (figure 3, 4) can be placed several (for example, four) modules. The scheme of uniform vibrational movement of the RE 1 device, providing a guaranteed mode of self-excited oscillations of the type "flutter" when interacting with stream 2, is presented in Fig.7. The arrows show the directions of the reciprocating movements of the RE 1 due to the influence of the flow 2 on the RE 1. The phase angle between the movements of the neighboring RE 1 is set mechanically by the appropriate arrangement of the transfer gears 10 (figure 4) depending on the task. In this example (Fig.7), the phase angle between the displacements of neighboring RE 1 is 90 °. Work stream 2 (Fig. 7) interacts with RE 1/1, 1/2, 1/3 and 1/4 of a four-module device, while (position A is the initial moment of time) the effect on RE 1/1 is maximum (position 1 / 1 (1), angle L = max), no effect on RE 1/2 flow 2 (position 1/2 (1), angle L = 0), the effect of flow on RE 1/3 is maximum (position 1/3 ( 1), the angle L = max, the direction of movement is directly opposite to the direction of movement of RE 1/1), flow 2 does not affect the RE 1/4 (position 1/4 (1), angle L = 0). When the crank 8 is rotated 90 degrees (FIG. 3) RE1 / 1 and 1/3 (Fig. 7, position B is the crank 8 rotated 90 ° relative to the initial time) will take the position 1/1 (2) and 1/3 (2) respectively, at which there is no interaction with stream 2, since the angles are L = 0, while RE 1/2 and 1/4 will occupy the positions 1/2 (2) and 1/4 (2), respectively in which the effect of stream 2 on these REs will be maximal due to the maximum angle of attack L. Next, the movement process is repeated (Fig. 7, position C is the rotation of the crank 8 by 180 ° relative to the initial moment of time and D is the rotation to ivoshipa 8 at 270 ° with respect to the start time) at every 90 ° rotation of the crank 8 (3) according to the above scheme. In this case, the total force transmitted to the transmission gear 10 (Fig. 4) will be equal to the total force of the flow 2 effect on all RE 1 devices at the same time.

С целью увеличения эффективности преобразования энергии потока 2 РЭ 1 могут располагаться не только вдоль по потоку (фиг.3), но и по другой схеме. Схема взаимодействия восьмимодульного устройства, в которой оси 6 закрепления РЭ 1 каждой пары модулей совершают возвратно-поступательные перемещения в одной плоскости со сдвигом фаз 180°, представлена на фиг.8. Рабочий поток 2, воздействуя на РЭ 1/1 и 1/2 (поз.А), перемещает их навстречу друг другу, поджимая объем потока 2, расположенного в воображаемой камере 1/1-1/1-1/2-1/2. В это время РЭ 1/3 и 1/4 (поз.В) находятся в нейтральном положении (угол L=0), готовые начать движение (сжатие потока 2, расположенного в воображаемой камере 1/3-1/3-1/4-1/4); РЭ 1/5 и 1/6 (поз.С) движутся в противоположные стороны, создавая разрежение в воображаемой камере 1/5-1/5-1/6-1/6 и способствуя увеличению энергии движения потока 2, а РЭ 1/7 и 1/8 (поз.D) находятся в нейтральном положении, готовые начать движение в противоположные стороны, тем самым создавая благоприятные условия для дальнейшего движения потока 2. Таким образом происходит увеличение кинетической энергии движения потока 2 за РЭ 1, следовательно, увеличивается и полезная работа устройства.In order to increase the efficiency of energy conversion of the stream 2 RE 1 can be located not only along the stream (figure 3), but also according to another scheme. The interaction scheme of the eight-module device, in which the axes 6 of securing the RE 1 of each pair of modules, perform reciprocating movements in the same plane with a phase shift of 180 °, shown in Fig. 8. Work flow 2, acting on RE 1/1 and 1/2 (pos. A), moves them towards each other, compressing the volume of flow 2 located in an imaginary chamber 1 / 1-1 / 1-1 / 2-1 / 2 . At this time, RE 1/3 and 1/4 (pos. B) are in the neutral position (angle L = 0), ready to start movement (compression of stream 2 located in the imaginary chamber 1 / 3-1 / 3-1 / 4 -1/4); RE 1/5 and 1/6 (pos. C) move in opposite directions, creating a vacuum in the imaginary chamber 1 / 5-1 / 5-1 / 6-1 / 6 and contributing to an increase in the energy of flow 2, and RE 1 / 7 and 1/8 (pos. D) are in a neutral position, ready to start moving in opposite directions, thereby creating favorable conditions for further movement of flow 2. Thus, the kinetic energy of flow 2 increases behind RE 1, therefore, increases and useful work of the device.

Для использования устройства в режиме движителя (фиг.5) необходимо подвести механическую (электрическую) энергию от двигателя (электродвигателя) 13 на вал 9, передаточные шестерни 10 и кривошип 8. Вращательное движение кривошипа 8 через шатун 3 преобразуется в гармонические вращательные и возвратно-поступательные перемещения РЭ 1, которые, взаимодействуя с рабочим телом (жидкостью или газом), создают усилие тяги 14 («Ft»), передвигающее транспортное средство (водное, наземное или воздушное) в направлении, перпендикулярном направлению возвратно-поступательных перемещений РЭ 1. При этом вектор нормальной составляющей «Fn» усилия тяги «Ft» противоположен направлению перемещения РЭ 1, а результирующая «Fc» усилия тяги «Ft» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Направление движения потока 2, возникающего вследствие воздействия РЭ 1 на рабочее тело (жидкость или газ), противоположно направлению усилия тяги 14 судна, а вектор нормальной составляющей «Рп» движущей силы потока «Р» совпадает с направлением перемещения РЭ 1. Для увеличения эффективности преобразования механической энергии судового двигателя в усилие тяги «Ft» движения судна на входе в устройство перед РЭ 1 возможна установка поджимного сопла 11, предназначенного для увеличения объема и скорости потока 2, а на выходе из устройства за РЭ 1 возможна установка диффузора 12, предназначенного для снижения давления потока 2 на РЭ 1 (фиг.5).To use the device in the propulsion mode (Fig. 5), it is necessary to supply mechanical (electrical) energy from the engine (electric motor) 13 to the shaft 9, the transmission gears 10 and the crank 8. The rotational movement of the crank 8 through the connecting rod 3 is converted into harmonic rotational and reciprocating movements of RE 1, which, interacting with the working fluid (liquid or gas), create a traction force 14 ("Ft"), moving the vehicle (water, land or air) in the direction perpendicular to the direction of return repulsive movements of RE 1. In this case, the vector of the normal component “Fn” of the thrust force “Ft” is opposite to the direction of movement of RE 1, and the resulting “Fc” of the thrust force “Ft” is directed perpendicular to the lateral surface of RE 1. The direction of flow 2 resulting from the action of RE 1 to the working fluid (liquid or gas), opposite to the direction of the thrust force 14 of the vessel, and the vector of the normal component "Рп" of the driving force of the flow "Р" coincides with the direction of movement of RE 1. To increase the conversion efficiency of mechanical of the marine engine’s energy in the thrust force “Ft” of the vessel’s movement at the inlet of the device before RE 1, it is possible to install a squeezing nozzle 11 designed to increase the volume and flow rate 2, and at the outlet of the device beyond RE 1, it is possible to install a diffuser 12 designed to reduce the pressure of stream 2 on RE 1 (figure 5).

Схема преобразовании механической энергии судового двигателя 13 в усилие тяги «Ft» (полезную работу) движения судна (транспортного средства) на примере взаимодействия одномодульного устройства в режиме движителя судна с рабочей средой (жидкостью или газом) представлена на фиг.9, при этом направление движения потока 2 противоположно направлению усилия тяги 14 движения судна. Устройство работает следующим образом. РЭ 1 размещают в рабочей текучей среде (жидкость или газ) под углом L относительно оси судна с возможностью совершать возвратно-поступательные перемещения в направлении, перпендикулярном оси судна, и вращательного перемещения вокруг оси 6, относительно которой РЭ 1 закреплен на шатуне 3, а геометрическая ось оси 6 находится в плоскости РЭ 1 (фиг.5). Механическая энергия судового двигателя 13 через передаточные механизмы 9, 10, 8 и 3 преобразуется в гармонические вращательные и возвратно-поступательные перемещения РЭ 1, которые, взаимодействуя с рабочим телом (жидкостью или газом), создают усилие тяги 14, передвигающее транспортное средство (водное, наземное или воздушное) в направлении, перпендикулярном направлению возвратно-поступательных перемещений РЭ 1. РЭ 1 (фиг.9) воздействует на рабочую среду (жидкость) в положении «А» и создает усилие, перемещающее рабочую среду в направлении, перпендикулярном направлению поступательного перемещения оси 6 закрепления РЭ 1, вокруг которой РЭ 1 совершает и вращательное перемещение (фиг.1, 2, 5), при этом вектор нормальной составляющей «Рn» движущей силы «Р» потока текучей среды 2 (фиг.9), возникающего вследствие воздействия РЭ 1 на рабочую среду (жидкость), совпадает с направлением перемещения РЭ 1, а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Одновременно возникает усилие тяги «Ft», направленное противоположно направлению движения потока «Р» и перемещающее судно вдоль его оси. Вектор нормальной составляющей усилия тяги «Fn» направлен в сторону, противоположную поступательному перемещению оси 6 закрепления РЭ 1. Угол «L» между РЭ 1 и направлением движения потока 2 уменьшается, при этом уменьшается и величина воздействия РЭ 1 на рабочую среду. В положении «В» РЭ 1 меняет направление перемещения на противоположное, при этом угол «L»=0, воздействие РЭ 1 на рабочую среду отсутствует, а положение «В» РЭ проходит по инерции за счет энергии вращения кривошипа 8 (фиг.1, 2, 5). После прохождения положения «В» (фиг.9) угол «L» становится отличным от нуля, РЭ 1 перемещается в положение «С» (фиг.9), угол «L» возрастает, при этом возрастает воздействие РЭ 1 на рабочую среду, перемещая ее в направлении, перпендикулярном направлению поступательного перемещения оси 6 закрепления РЭ 1, вокруг которой РЭ 1 совершает и вращательное перемещение (фиг.1, 2, 5), вектор нормальной составляющей «Рn» движущей силы потока «Р» совпадает с направлением перемещения РЭ 1 (фиг.9), а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Усилие тяги движения судна «Ft» направлено противоположно направлению движения потока «Р» и перемещает судно вдоль его оси. Максимальное воздействие РЭ 1 на рабочую среду в положении «А» и «С», при этом угол «L» достигает максимума и становится равным 45° (в данном случае). После прохождения положения «С» угол «L» уменьшается, соответственно уменьшается величина воздействия РЭ 1 на рабочую среду. В положении «D» рабочий элемент 1 меняет направление перемещения на противоположное, при этом угол «L»=0, воздействие РЭ 1 на рабочую среду отсутствует, а положение «D» рабочий элемент 1 проходит по инерции за счет энергии вращения кривошипа 8 (фиг.1, 2, 5). После прохождения положения «D» (фиг.9) угол «L» становится отличным от нуля, рабочий элемент 1 перемещается в положение «А», угол «L» возрастает, при этом вектор нормальной составляющей «Рn» движущей силы потока «Р» совпадает с направлением перемещения РЭ 1, а результирующая «Рс» движущей силы потока «Р» направлена перпендикулярно боковой поверхности РЭ 1. Усилие тяги «Ft» перемещает судно в направлении, противоположном направлению движения потока «Р» вдоль оси судна. Вектор нормальной составляющей усилия тяги «Fn» направлен в сторону, противоположную поступательному перемещению оси 6 закрепления РЭ 1. Далее процесс повторяется.The scheme for converting the mechanical energy of the marine engine 13 into the traction force “Ft” (useful work) of the movement of the vessel (vehicle) using the example of the interaction of a single-module device in the mode of a ship propulsion with a working medium (liquid or gas) is shown in Fig. 9, while the direction of movement flow 2 is opposite to the direction of the thrust force 14 of the vessel. The device operates as follows. RE 1 is placed in a working fluid (liquid or gas) at an angle L relative to the axis of the vessel with the possibility of reciprocating movements in the direction perpendicular to the axis of the vessel, and rotational movement around axis 6, relative to which RE 1 is mounted on the connecting rod 3, and geometric the axis of axis 6 is in the plane of RE 1 (Fig. 5). The mechanical energy of the marine engine 13 through the transmission mechanisms 9, 10, 8 and 3 is converted into harmonic rotational and reciprocating movements of RE 1, which, interacting with the working fluid (liquid or gas), create a thrust force 14, moving the vehicle (water, ground or air) in the direction perpendicular to the direction of the reciprocating movements of RE 1. RE 1 (Fig.9) acts on the working medium (liquid) in position "A" and creates a force that moves the working medium in the direction of perp the dicular direction of the translational movement of the fixing axis 6 of the RE 1, around which the RE 1 also rotates (FIGS. 1, 2, 5), while the vector of the normal component “Pn” of the driving force “P” of the fluid flow 2 (FIG. 9) resulting from the action of RE 1 on the working medium (liquid) coincides with the direction of movement of RE 1, and the resulting "Pc" of the driving force of the flow "P" is directed perpendicular to the side surface of RE 1. At the same time, a thrust force "Ft" opposite to the direction of movement flow "P" and move the vessel along its axis. The vector of the normal component of the thrust force “Fn” is directed in the direction opposite to the translational movement of the axis 6 of fixing the RE 1. The angle “L” between the RE 1 and the direction of flow 2 decreases, and the magnitude of the effect of the RE 1 on the working medium also decreases. In position "B" RE 1 changes the direction of movement to the opposite, with the angle "L" = 0, there is no effect of RE 1 on the working medium, and position "B" RE passes by inertia due to the rotation energy of crank 8 (figure 1, 2, 5). After passing the position "B" (Fig. 9), the angle "L" becomes non-zero, RE 1 moves to position "C" (Fig. 9), the angle "L" increases, and the effect of RE 1 on the working environment increases, moving it in the direction perpendicular to the direction of translational movement of the fixing axis 6 of the RE 1, around which the RE 1 also rotates (Figs. 1, 2, 5), the vector of the normal component “Pn” of the driving force of the flow “P” coincides with the direction of movement of the RE 1 (Fig. 9), and the resulting "Pc" of the driving force of the flow "P" is directed perpendicular ularly to the lateral surface of RE 1. The thrust of the vessel “Ft” is directed opposite to the direction of flow “P” and moves the vessel along its axis. The maximum impact of RE 1 on the working medium in positions “A” and “C”, while the angle “L” reaches a maximum and becomes equal to 45 ° (in this case). After passing the position "C" the angle "L" decreases, respectively, decreases the magnitude of the impact of RE 1 on the working environment. In the “D” position, the working element 1 reverses the direction of movement, while the angle “L” = 0, there is no effect of RE 1 on the working medium, and the “D” position of the working element 1 is by inertia due to the rotation energy of the crank 8 (Fig. .1, 2, 5). After passing the position "D" (Fig.9), the angle "L" becomes non-zero, the working element 1 moves to position "A", the angle "L" increases, while the vector of the normal component "Pn" of the driving force of the flow "P" coincides with the direction of movement of RE 1, and the resulting "Pc" of the driving force of the stream "P" is directed perpendicular to the lateral surface of RE 1. Traction force "Ft" moves the vessel in the direction opposite to the direction of flow "P" along the axis of the vessel. The vector of the normal component of the thrust force “Fn” is directed to the side opposite to the translational movement of the axis 6 of fixing the RE 1. Further, the process is repeated.

Угол сдвига фаз между вращательными и возвратно-поступательными перемещениями выставляется в зависимости от требуемой задачи (в вышеприведенных конкретных схемах угол сдвига фаз равен 90°). Угол сдвига фаз между перемещениями соседних модулей выставляется в зависимости от требуемой задачи (в вышеприведенных конкретных схемах угол сдвига фаз равен 90 или 180°). Точно также, в зависимости от поставленной задачи (устройство работает в режиме генератора или движителя), возможно регулирование смещения центра тяжести (центра кручения) РЭ 1, тем самым увеличивается крутящий момент, а следовательно, и усилие, возникающее от взаимодействия рабочего тела (потока жидкости, газа или смеси) с РЭ 1 устройства и передаваемое на генератор (устройство работает в режиме генератора), или от двигателя через устройство на рабочее тело (устройство работает в режиме движителя).The phase angle between rotational and reciprocating movements is set depending on the desired task (in the above specific schemes, the phase angle is 90 °). The phase angle between the movements of adjacent modules is set depending on the desired task (in the above specific schemes, the phase angle is 90 or 180 °). In the same way, depending on the task (the device operates in the generator or propulsion mode), it is possible to adjust the displacement of the center of gravity (torsion center) of RE 1, thereby increasing the torque, and hence the force arising from the interaction of the working fluid (fluid flow) gas or mixture) from the RE 1 of the device and transmitted to the generator (the device operates in generator mode), or from the engine through the device to the working medium (the device operates in propulsion mode).

Схема работы устройства в режиме вентилятора аналогична схеме работы устройства в режиме движителя (фиг.9).The scheme of operation of the device in fan mode is similar to the scheme of operation of the device in mover mode (Fig. 9).

При еще одном варианте выполнения предлагаемого устройства (фиг.10) в качестве исполнительных механизмов для осуществления взаимосвязанных между собой гармонических вращательных и возвратно-поступательных перемещений РЭ 1, а также для осуществления фиксированного поворота РЭ 1 применяют кинематически не связанные между собой гидроцилиндр 15, осуществляющий возвратно-поступательные перемещения РЭ 1 относительно направляющих 7, и подвижную каретку 16 с гидравлическим приводом (не показан) поворота РЭ 1, осуществляющим вращательные перемещения РЭ 1 относительно оси 6 закрепления РЭ 1. Управление исполнительными механизмами осуществляют при помощи обычных средств автоматизации и компьютерного программирования.In yet another embodiment of the proposed device (Fig. 10), actuators for performing interconnected harmonic rotational and reciprocating movements of RE 1, as well as for performing a fixed rotation of RE 1, use a kinematically unrelated hydraulic cylinder 15 translational movements of RE 1 relative to the guides 7, and a movable carriage 16 with a hydraulic drive (not shown) of turning RE 1, performing rotational movements of RE 1 relative to the axis of 6 securing of RE 1. Executive mechanisms are controlled by conventional automation and computer programming.

Claims

1. A method of converting the kinetic energy of a fluid stream into useful work, including placing the working element (s) (s) in the fluid stream under conditions of interaction with the fluid stream and simultaneously communicating the harmonic rotational and reciprocating movements of the electron diffractor the fact that the RE is fixed in the fluid stream cantilever with the possibility of a fixed rotation and rotational movement relative to the axis on which they are fixed, coinciding with the axis of the connection of the slider with the connecting rod, and in the reciprocating movement of the RE is carried out in the direction perpendicular to the direction of movement of the flow and coinciding with the vector of the normal component of the driving force of the stream, the resulting component of which is directed perpendicular to the side surface of the RE.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rotational and reciprocating movements of the RE are carried out relative to the axis of their cantilever fastening with a phase shift.

3. A device for converting the kinetic energy of a fluid stream into useful work performed by a single or multi-module, each individual module of which contains an option for placing RE in the fluid stream, mounted on a fixed base on a connecting rod of a crank mechanism, the slider of which is connected to the connecting rod using the axis and has the ability to make reciprocating movements along the guide, and the connecting rod is pivotally connected to the crank, pivotally connected to the shaft, which, in turn, it is pivotally connected to the movable base and is designed to transfer the energy of rotation of the crank to the power take-off device, characterized in that each RE is made in the form of a console and installed with the possibility of fixed rotation and rotational movement relative to the axis on which it is fixed, coinciding with the axis of the connection of the slider with a connecting rod, and each RE has the ability to reciprocate in a direction perpendicular to the direction of flow and coinciding with the normal composition vector yayuschey flux driving force, the resultant component which is directed perpendicular to the side surface of the ER.

4. The device according to claim 3, characterized in that when the device is executed with a multi-module fixing axis, the REs can move in the same plane.

5. The device according to claim 3, characterized in that when the device is multi-module, the modules are kinematically connected and have the ability to work with phase shift.

6. The device according to 3, characterized in that the kinematic connection between the modules is carried out using gears located on the shaft from one side relative to the fixed base.

7. The device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that it is equipped with a squeezing nozzle and a diffuser, installed respectively in front of the RE and behind the RE in the direction of flow.