RU2753070C2 - Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy - Google Patents

Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy Download PDF

Info

Publication number
RU2753070C2
RU2753070C2 RU2020106667A RU2020106667A RU2753070C2 RU 2753070 C2 RU2753070 C2 RU 2753070C2 RU 2020106667 A RU2020106667 A RU 2020106667A RU 2020106667 A RU2020106667 A RU 2020106667A RU 2753070 C2 RU2753070 C2 RU 2753070C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
gyroscopes
water
flow
objects
Prior art date
Application number
RU2020106667A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020106667A3 (en
RU2020106667A (en
Inventor
Светлана Николаевна Пелипенко
Николай Николаевич Кованцев
Original Assignee
Светлана Николаевна Пелипенко
Николай Николаевич Кованцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Светлана Николаевна Пелипенко, Николай Николаевич Кованцев filed Critical Светлана Николаевна Пелипенко
Priority to RU2020106667A priority Critical patent/RU2753070C2/en
Publication of RU2020106667A publication Critical patent/RU2020106667A/en
Publication of RU2020106667A3 publication Critical patent/RU2020106667A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2753070C2 publication Critical patent/RU2753070C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H19/00Marine propulsion not otherwise provided for
    • B63H19/02Marine propulsion not otherwise provided for by using energy derived from movement of ambient water, e.g. from rolling or pitching of vessels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236Renewable or hybrid-electric solutions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the area of power engineering, namely to methods of using the energy of river currents, sea currents, wave pulse. According to the method for utilising energy flows carried by water media by using gyroscopic effects to transform an energy flow carried by water, objects with low dynamic stability are used, functioning both in the depth of the water flow and at the water-air interface, both single-hull and articulated, hydrodynamic and hydrostatic properties and fastening qualities whereof are such that the objects or parts thereof perform self-sustaining oscillations under the impact of the incoming flow. The oscillations are used as a source of mechanical energy for induced precessional oscillations of one or more power gyroscopes (1) placed within a unit or units equipped with a control system supporting the movements of the gyroscopes (1) with preset speed and directions and performing the necessary automation and adaptation to oscillation modes. The torques developed by the gyroscope (1) or the gyroscopes are converted into electrical energy or gas pressure energy.
EFFECT: invention is intended to increase energy generation.
1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, а именно, к способам использования энергии течения рек, морских течений, импульса волн.The invention relates to the field of power engineering, namely, to methods of using the energy of the flow of rivers, sea currents, wave impulse.

На данный момент имеется большое количество способов и устройств, трансформирующих энергию течений морей и рек в другие виды энергии, в электроэнергию, в механическую энергию движения различных устройств и т.д.At the moment, there are a large number of methods and devices that transform the energy of the currents of the seas and rivers into other types of energy, into electricity, into the mechanical energy of the movement of various devices, etc.

Так известна «УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ПРИЛИВНЫХ ТЕЧЕНИЙ» заявка 2013151424/13 от 19.11.2013. Основными недостатками которого являются: наличие спиралевидной лопасти, не позволяющей использовать энергию потока в полной мере из-за эффекта противодействия поверхностей лопастей по направлению потока, влияние посторонних предметов, которые могут попадать в лопасти (например, топляк), освобождение от которого представляет собой технически сложную задачу, связанную с подводными работами.So known is the "INSTALLATION FOR USING THE ENERGY OF TIDAL CURRENTS" application 2013151424/13 dated 19.11.2013. The main disadvantages of which are: the presence of a spiral blade, which does not allow using the energy of the flow to the full due to the effect of countering the surfaces of the blades in the direction of the flow, the influence of foreign objects that can fall into the blades (for example, driftwood), the release from which is technically difficult task related to underwater work.

Известно «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ» заявка 2009142189/03 от 16.11.2009. Основными недостатками которого являются: наличие большого количества трубопроводов подверженных отложениям морского прибрежного мусора, необходимость сложных донных работ, наличие зазоров между цилиндрическими опорами - оболочками, которые так же в процессе эксплуатации будут забиваться морским мусором (топляком).It is known "DEVICE FOR EXTRACTING ENERGY FROM SEA CURRENTS" application 2009142189/03 dated 16.11.2009. The main disadvantages of which are: the presence of a large number of pipelines subject to sediments of marine coastal debris, the need for complex bottom works, the presence of gaps between the cylindrical supports - shells, which will also be clogged with marine debris (snorkel) during operation.

Известен способ получения энергии из морских течений: «СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ИЗ МОРСКИХ ТЕЧЕНИЙ» изложенный в заявке 2009148822/06 от 28.12.2009.A known method of obtaining energy from sea currents: "METHOD FOR EXTRACTING ELECTRIC ENERGY FROM SEA CURRENTS" set forth in the application 2009148822/06 from 28.12.2009.

Недостатками этого способа являются: использование незначительного гидростатического перепада, так как скорости морских течений обычно невелики, наличие каналов и протоков, подверженных засорению морским мусором.The disadvantages of this method are: the use of an insignificant hydrostatic difference, since the speeds of sea currents are usually low, the presence of channels and channels prone to clogging with marine debris.

Кроме указанных ранее способов известны устройства, реализующие гироскопические эффекты в целях преобразования угловых перемещений и энергии волн в электроэнергию.In addition to the previously mentioned methods, devices are known that implement gyroscopic effects in order to convert angular displacements and wave energy into electricity.

Наиболее близким аналогом, в смысле используемых гироскопических эффектов, является «ГИРОСКОПИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ МОРСКИХ ВОЛН» Заявка 2018138702, 01.11.2018.The closest analogue, in the sense of the gyroscopic effects used, is "GYROSCOPIC SEA WAVE ENERGY CONVERTER" Application 2018138702, 01.11.2018.

Основным недостатком этого устройства является невозможность использования энергии морских течений и кинетической энергии фазовой скорости волн, так как предлагаемый преобразователь не имеет для этого необходимых компонентов конструкции поплавка. Кроме того поверхность, взаимодействующая с волной относительно мала, в то время как очевидно, что суммарная энергия переносимая волной зависит от погонной, то есть фронтальной, длины волны.The main disadvantage of this device is the impossibility of using the energy of sea currents and the kinetic energy of the phase velocity of waves, since the proposed converter does not have the necessary components of the float design for this. In addition, the surface interacting with the wave is relatively small, while it is obvious that the total energy carried by the wave depends on the linear, i.e. frontal, wavelength.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является использование энергии морских и речных течений, фазовой и объемной скорости волн, отказ от сложных донных сооружений и связанных с этим донных монтажных работ, отказ от подвижных частей и валов, проходящих сквозь уплотнения внутрь герметичного корпуса плавучих конструкций, отказ от каналов, проходящих сквозь герметичные корпуса объектов, достижения модульности, позволяющей просто наращивать мощности генерации по заявленному способу, достижения универсальности в виде использования устройств и плавающих объектов (функционирующих по заявленному способу) как на морских, так и на речных акваториях, минимизация экологических издержек.The problem to be solved by the invention is the use of the energy of sea and river currents, the phase and volumetric velocity of waves, the rejection of complex bottom structures and related bottom installation works, the rejection of moving parts and shafts passing through the seals inside the sealed hull of floating structures , the rejection of channels passing through the sealed enclosures of objects, the achievement of modularity, which makes it possible to simply increase the generation capacity according to the claimed method, achieve universality in the form of the use of devices and floating objects (operating according to the declared method) both on sea and river areas, minimization of ecological costs.

Технический результат заключается в том, что динамически неустойчивый объект, и, или его часть, совершают угловые колебательные движения с угловой скоростью достаточной для того, чтобы гирогенератор вырабатывал больше энергии, чем необходимо для поддержания его работы.The technical result consists in the fact that the dynamically unstable object, and, or its part, perform angular oscillatory movements with an angular velocity sufficient for the gyro-generator to generate more energy than is necessary to maintain its operation.

Указанная задача решается путем использования установленного в корпус или в сочлененные корпуса, или на корпус (корпуса) плавающего объекта блока (или блоков), в составе системы управления и одного или более силовых гироскопов, совершающих вынужденные вращательные движения по мере совершения плавающим объектом периодических колебаний, обусловленных тем, что параметры удержания объекта в потоке, а так же его гидродинамические и гидростатические свойства подбирают так, чтобы объект был динамически неустойчивым, то есть так, чтобы объект находился в самоподдерживающемся автоколебательном режиме под воздействием кинетической энергии потока жидкости.The specified problem is solved by using a block (or blocks) installed in the body or in articulated bodies, or on the body (bodies) of a floating object, as part of a control system and one or more power gyroscopes performing forced rotational movements as the floating object performs periodic oscillations, due to the fact that the parameters of holding the object in the flow, as well as its hydrodynamic and hydrostatic properties, are selected so that the object is dynamically unstable, that is, so that the object is in a self-sustaining self-oscillating mode under the influence of the kinetic energy of the fluid flow.

Раскрытие сущности изобретения.Disclosure of the essence of the invention.

Сущность изобретения состоит в том, что для утилизации потока энергии, переносимого водой, используют объекты с низкой динамической устойчивостью, функционирующие как в глубине водного потока, так и на границе сред вода-воздух, как однокорпусные, так и сочлененно-составные, гидродинамические и гидростатические свойства и особенности крепежа которых таковы, что объекты, или их части, совершают под воздействием набегающего потока самоподдерживающиеся колебания, которые используют как источник механической энергии для вынужденных прецессионных движений одного или нескольких силовых гироскопов, размещаемых в составе блока или блоков, оснащенных системой управления, поддерживающей движения гироскопов с заданными скоростью и направлениями и осуществляющей необходимую автоматизацию и адаптацию к режимам колебаний. Развиваемые гироскопом, или гироскопами вращающие моменты, развиваемые силовыми гироскопами, преобразуют в электроэнергию или энергию давления газа.The essence of the invention lies in the fact that for the utilization of the energy flow carried by water, objects with low dynamic stability are used, functioning both in the depth of the water flow and at the water-air interface, both single-body and articulated-composite, hydrodynamic and hydrostatic the properties and features of the fasteners are such that the objects, or their parts, under the influence of the incident flow, perform self-sustaining oscillations, which are used as a source of mechanical energy for forced precessional movements of one or more power gyroscopes placed as part of a block or blocks equipped with a control system that supports motion of gyroscopes with a given speed and direction and carrying out the necessary automation and adaptation to vibration modes. The torques developed by the gyroscope, or gyroscopes, developed by the power gyroscopes, are converted into electricity or gas pressure energy.

Таким образом, для реализации способа используют закрепленный динамически неустойчивый объект, совершающий под воздействием набегающего потока воды достаточно быстрые самоподдерживающиеся колебательные движения, позволяющие генерировать энергию большую, чем это необходимо для функционирования системы управления и для поддержания вращения гироскопов. При этом достаточно быстрые колебания могут совершать части объекта, если он выполняется в составном варианте. В морской практике известны виды неустойчивости надводных судов по курсу - рыскливость, по бортовой качке - низкая остойчивость. Для предлагаемого способа могут использовать все виды специально запроектированной неустойчивости: высокая рыскливость, низкая остойчивость, и неустойчивость по дифференту, характерная для подводных лодок. Такой объект может совершать произвольные движения по условно замкнутым траекториям любой сложности, как на поверхности, так и в толще воды (подобно неустойчивому воздушному змею), в том числе ныряющие, тем самым обеспечивая взаимодействие с большей массой движущейся воды, и как следствие больший отъем энергии у потока. Если объект реализуют составным, такой объект может совершать все перечисленные виды колебаний, однако кроме того его сочленения могут совершать колебания относительно друг-друга, поглощая как энергию естественной вихревой компоненты потока, так и вызванную взаимодействием корпуса и движущейся воды Таким образом, главным и общим техническим свойством применяемого объекта, удерживаемого в потоке, является его слабая устойчивость в набегающем потоке, обеспечивающая достаточно быстрое для эффективной гирогенерации изменение углового положения объекта как целого, либо его составных частей.Thus, to implement the method, a fixed dynamically unstable object is used, which, under the influence of an oncoming water flow, performs sufficiently fast self-sustaining oscillatory movements, which make it possible to generate more energy than is necessary for the operation of the control system and to maintain the rotation of the gyroscopes. At the same time, parts of the object can perform sufficiently fast vibrations if it is performed in a composite version. In naval practice, the types of instability of surface vessels are known along the course - yaw, and on roll - low stability. For the proposed method, all types of specially designed instability can be used: high yaw, low stability, and trim instability typical of submarines. Such an object can perform arbitrary movements along conditionally closed trajectories of any complexity, both on the surface and in the water column (like an unstable kite), including diving, thereby ensuring interaction with a larger mass of moving water, and as a consequence, a greater withdrawal of energy by the stream. If an object is implemented as a composite one, such an object can perform all the listed types of vibrations, however, in addition, its joints can vibrate relative to each other, absorbing both the energy of the natural vortex component of the flow and caused by the interaction of the body and the moving water Thus, the main and general technical the property of the applied object, which is held in the flow, is its weak stability in the incoming flow, which provides a change in the angular position of the object as a whole or its component parts, which is fast enough for efficient gyro generation.

Далее технологические связки: гироскопы, системы управления ими, системы преобразования энергии будут называться гирогенераторами. Подверженные гидродинамическим колебаниям плавающие объекты (в том числе составные - многокорпусные), являющиеся носителями гирогенераторов далее будут именоваться - объекты. Корпус в котором помещается указанный блок с гирогенератором или гирогенераторами, или корпус на который снаружи помещается этот блок будет называться вмещающим. Приводимые в заявке изображения и примеры не являются изображениями и примерами каких-либо конкретных устройств, функционирующих по предлагаемому способу, они служат целям пояснения сути способа в возможных вариантах его реализации для разнообразных динамически неустойчивых объектов.Further, technological bundles: gyroscopes, their control systems, energy conversion systems will be called gyro generators. Floating objects subject to hydrodynamic vibrations (including composite ones - multi-hull), which are carriers of gyro generators, will hereinafter be referred to as objects. The case in which the specified block with a gyro or gyro generators is placed, or the case on which this block is placed outside will be called containing. The images and examples given in the application are not images and examples of any specific devices operating according to the proposed method, they serve the purpose of explaining the essence of the method in possible variants of its implementation for a variety of dynamically unstable objects.

Примеры возможных реализаций способа.Examples of possible implementations of the method.

На (Фиг. 1) представлен, условно, облегченный вариант крепления и использования такого объекта. Небольшая переносная энергоустановка закрепляется на перекинутом через ручей бревне, или на колу, вбитом в дно реки, или на тросовой растяжке. На (Фиг. 1) стрелкой (5) показано направление потока ручья (реки), растяжка (3), закрепленная на берегу колышками (2), удерживает тросиком (4) объект (1), который совершает угловые колебания (обозначенные полукруглыми стрелками у его носа), кроме того условно обозначены угловые перемещения тросика (4). Подобным образом могут удерживаться и гораздо более мощные (в том числе составные) объекты как по одному, так и группами, например креплением к опорам мостов, к вбитым в дно сваям, к переброшенным между берегами тросам, заякоренным понтонам (связанным тросовыми системами или без таковых) и им подобным базовым средствам, обеспечивающим удержание объектов. Совершенно очевидно, что такой объект (1) может состоять из нескольких сочленений (как снабженных гирогенетарами вмещающих корпусов, так и несущих чисто силовую функцию), совершающих угловые колебания относительно друг-друга, в этом случае его движения будут напоминать движения рыбы. Для беспогружного объекта вполне допустим прямой крепеж троса к дну рек и морей, когда это целесообразно, несмотря на то, что такой донный трос создает дополнительное сопротивление колебательному движению объекта. В морских условиях возможны подобные типы крепежа к тросовым, понтонным, свайным и якорным устройствам, тросовое удержание с борта корабля и т.п, конкретная реализация удержания объектов в потоке для реализации способа не является чем то принципиальным. Если объект подобный приведенному на фиг. 1 выполнен однокорпусным, то применение двух и более силовых гироскопов может стать целесообразным, так как их конструктивное размещение на носу и корме объекта придаст системе в целом дополнительный момент инерции за счет общей инертной массы гирогенераторов. В случае составного объекта такие же гироскопы, по мере целесообразности, могут быть размещены в каждом из сочленений или в некоторых. Эти же соображения касаются примеров возможных объектов представленных далее на фиг. 2, 3, 6.(Fig. 1) shows, conventionally, a lightweight version of the attachment and use of such an object. A small portable power plant is fixed on a log thrown over the stream, or on a stake driven into the bottom of the river, or on a cable bracing. In (Fig. 1), the arrow (5) shows the direction of the stream (river) flow, the stretch (3), fixed on the bank with pegs (2), holds the object (1) with a cable (4), which makes angular oscillations (indicated by semicircular arrows at his nose), in addition, the angular movement of the cable (4) is conventionally indicated. Much more powerful (including composite) objects can also be held in a similar way, both individually and in groups, for example, by fastening to bridge supports, to piles driven into the bottom, to cables thrown between the banks, anchored pontoons (connected by cable systems or without them) ) and similar basic facilities that ensure the retention of objects. It is quite obvious that such an object (1) can consist of several joints (both enclosing bodies equipped with gyrogenetars and carrying a purely force function), performing angular oscillations relative to each other, in this case its movements will resemble those of a fish. For a non-immersed object, direct attachment of the cable to the bottom of rivers and seas is quite acceptable, when it is expedient, despite the fact that such a bottom cable creates additional resistance to the oscillatory movement of the object. In sea conditions, similar types of fasteners to cable, pontoon, pile and anchor devices are possible, cable retention from the ship's board, etc., the specific implementation of the retention of objects in the flow for the implementation of the method is not something fundamental. If an object like the one shown in FIG. 1 is made single-hull, then the use of two or more power gyroscopes may become advisable, since their structural placement on the bow and stern of the object will give the system as a whole an additional moment of inertia due to the total inert mass of the gyro generators. In the case of a composite object, the same gyroscopes, as appropriate, can be placed in each of the joints or in some. The same considerations apply to examples of possible objects presented further in FIG. 2, 3, 6.

В случаях, когда использование объектов на поверхности нецелесообразно, они могут размещаться в толще воды, если глубины это позволяют. В этом случае объекты могут двигаться по достаточно сложным пространственным траекториям как поперек потока, так и по его глубине, совершая при этом сложные собственные колебательно-вращательные движения по крену, рысканию и тангажу, а случае составного объекта и сложные движения сочленений относительно друг-друга. В целях интенсификации собственных угловых движений объекта может быть использована разница плотности сред вода-воздух. В этом случае объекты совершают движения выныривания и последующего ныряния в водную среду, что может осуществляться как в одной вертикальной плоскости подобно маневру подводных лодок под названием «прыжок касатки», так и в составе более сложных эволюции, связанных с вращениями объекта по тангажу, рысканию и крену (и его составных частей относительно друг-друга), что более свойственно рыбам, дельфинам и китам.In cases where the use of objects on the surface is impractical, they can be placed in the water column, if the depths allow it. In this case, objects can move along rather complex spatial trajectories both across the flow and along its depth, while performing complex natural vibrational-rotational movements in roll, yaw and pitch, and in the case of a composite object, complex movements of joints relative to each other. In order to intensify the intrinsic angular motions of the object, the difference in the density of the water-air media can be used. In this case, the objects make movements of emerging and subsequent diving into the aquatic environment, which can be carried out both in the same vertical plane, like a submarine maneuver called the "killer whale jump", and as part of more complex evolutions associated with the object's pitch, yaw, and roll (and its constituent parts relative to each other), which is more typical of fish, dolphins and whales.

В возможных условиях высокой стабильности колебаний объекта технически возможен, но не является обязательным, вращательный режим гирогенератора, когда он либо совершает некоторое количество оборотов одну из сторон, а затем в обратную, либо совершает вращательные движения только в одну сторону без обратного хода. Такие режимы являются резонансными или близкими к резонансу, они технически реализуемы путем регулировки системой управления тормозящего эффекта, возникающего как реакция от устройства, преобразующего крутящий момент, развиваемый гироскопом в электроэнергию (электрогенератора), энергию сжатого воздуха (генератора давления).Under possible conditions of high stability of oscillations of the object, it is technically possible, but not mandatory, the rotational mode of the gyro generator, when it either makes a certain number of revolutions to one of the sides, and then in the opposite direction, or makes rotational movements only in one direction without a reverse motion. Such modes are resonant or close to resonance, they are technically realizable by adjusting the braking effect by the control system, which arises as a reaction from a device that converts the torque developed by the gyroscope into electricity (electric generator), compressed air energy (pressure generator).

Кроме речных течений способ применим для морских течений, как постоянных (вроде Гольфстрима или Куросиво), так и для периодических: приливных и волновых. При этом доступны к использованию не только однонаправленные глубинные или поверхностные течения, приливные или инициируемые ветром, например такие, которые наблюдаются в дельтах рек (например, Невы), но и о собственно волновые движения, так как в случае с обычной ветровой волной (согласно трохоидальной теории морских волн) приповерхностные объемы воды в процессе волнения совершают либо круговые движения, либо эллиптические, при этом большая ось эллипса горизонтальна. При волнении в приповерхностном слое воды образуются микротечения короткой периодичности, порядка нескольких секунд, что при соответствующей гидродинамике аппарата и соответствующем крепеже может быть использовано по заявленному способу. Примером такого крепежа может стать поднимаемый канатом или цепью от дна груз, или просто относительно тяжелая цепь. Один из возможный примеров приведен на (Фиг. 2), здесь: 1 - свая, 2 - груз с канатной системой, 3 - объект. Кроме того, в случае использования микротечений ветровой волны, гирогенерационный принцип позволяет использовать дополнительно и угловые перемещения объекта по тангажу в ходе его эволюций от подошвы волны к вершине и обратно. В результате объект совершает дополнительное угловое перемещение, на (Фиг. 2) эта особенность движения объекта показана векторами мгновенных угловых скоростей объекта: ωг - гидродинамической (обусловленной формой и (или) рулями объекта) и ωт - тангажной (волновой). Эти мгновенные угловые скорости показаны перпендикулярными друг другу, что для реального объекта не является обязательным условием. Кроме того, составные объекты способны утилизировать компоненту энергии волны связанную с ее фазовой скоростью и переносимым волной продольным импульсом (потоком энергии), так как в этом случае составляющие объекта способны совершать угловые колебания относительно друг-друга.In addition to river currents, the method is applicable for sea currents, both constant (like the Gulf Stream or Kurosivo) and periodic: tidal and wave. At the same time, not only unidirectional deep or surface currents, tidal or initiated by the wind, for example, those observed in river deltas (for example, the Neva), but also wave movements themselves are available for use, since in the case of an ordinary wind wave (according to the trochoidal the theory of sea waves), near-surface water volumes in the process of waves make either circular or elliptical motions, while the major axis of the ellipse is horizontal. With waves in the near-surface layer of water, microflows of short periodicity, on the order of several seconds, are formed, which, with appropriate hydrodynamics of the apparatus and appropriate fasteners, can be used according to the claimed method. An example of such a fastener would be a load lifted by a rope or chain from the bottom, or simply a relatively heavy chain. One of the possible examples is shown in (Fig. 2), here: 1 - a pile, 2 - a load with a rope system, 3 - an object. In addition, in the case of using microcurrents of a wind wave, the gyro-generation principle makes it possible to use additionally the angular displacements of the object along the pitch during its evolution from the wave base to the top and back. As a result, the object makes an additional angular movement, in (Fig. 2) this feature of the object's motion is shown by the vectors of the instantaneous angular velocities of the object: ω g - hydrodynamic (due to the shape and (or) rudders of the object) and ω t - pitch (wave). These instantaneous angular velocities are shown perpendicular to each other, which is not a prerequisite for a real object. In addition, composite objects are able to utilize the component of the wave energy associated with its phase velocity and the longitudinal impulse (energy flow) carried by the wave, since in this case the components of the object are capable of performing angular oscillations relative to each other.

Необходимым условием реализации технических устройств по заявленному способу является способность объекта совершать угловые эволюции на поверхности воды и (или) в ее толще под воздействием гидродинамического потока или продольного импульса волн. Для этих целей применимы как управляемые объекты, например объекты, использующие управляемые рули, так и неуправляемые объекты имеющие рули (в том числе неподвижные и, или неуправляемые подвижные), так и объекты сама форма (или особенности сочленения) которых является таким рулем, меняющим положение центра давлений в зависимости углового положения объекта относительно потока. При этом неуправляемый тип объектов предпочтительнее, так как отпадает необходимость энергозатрат на привод рулей, исключается опасность протечек внутрь герметичного корпуса сквозь уплотнения валов рулей. Объекты не располагающие подвижными рулями, управляемыми за счет вырабатываемой на их борту гирогенераторами энергии, проектируют с учетом основного базового принципа: а именно с учетом обеспечения динамической неустойчивости объекта в набегающем (относительно объекта) потоке. Поскольку варианты реализации данного принципа весьма многочисленны, приведем дополнительно некоторые из возможных.A necessary condition for the implementation of technical devices according to the claimed method is the ability of the object to perform angular evolutions on the surface of the water and (or) in its thickness under the influence of a hydrodynamic flow or longitudinal wave impulse. For these purposes, both controlled objects are applicable, for example, objects using controlled rudders, and uncontrollable objects with rudders (including fixed and, or uncontrollable moving), and objects whose shape itself (or joint features) is such a rudder that changes position the center of pressures depending on the angular position of the object relative to the flow. In this case, the uncontrolled type of objects is preferable, since there is no need for energy consumption to drive the rudders, the risk of leakage into the sealed housing through the rudder shaft seals is eliminated. Objects that do not have movable rudders controlled by the energy generated on board by gyro generators are designed taking into account the main basic principle: namely, taking into account the provision of dynamic instability of the object in the oncoming (relative to the object) flow. Since the options for implementing this principle are very numerous, we will additionally give some of the possible ones.

На (Фиг. 3) приведен объект (1), совершающий пространственные и угловые эволюции в толще воды. Направление течения показано жирной стрелкой, объект (1) совершает эволюции, которые обусловлены двумя основными движениями, они показаны круговой стрелкой у его носка и эллиптической стрелкой у удерживающего объект каната (2). Канат закреплен условно изображенным якорным или иным донным устройством (3). Форма объекта и способ крепежа объекта к канату выбирают так, чтобы максимально интенсифицировать изъятие кинетической энергии из набегающего потока.In (Fig. 3), an object (1) is shown that undergoes spatial and angular evolution in the water column. The direction of flow is shown by a bold arrow, the object (1) undergoes evolutions, which are caused by two main movements, they are shown by a circular arrow at its toe and an elliptical arrow at the rope holding the object (2). The rope is fixed with a conventionally depicted anchor or other bottom device (3). The shape of the object and the method of fastening the object to the rope are chosen so as to maximize the extraction of kinetic energy from the incident flow.

На (Фиг. 4) изображен объект (3), подобный тому, который использовали авторы в экспериментах. Объект (3), состоящий из вытесняющего эллипсообразного поплавка, штанги (6) и руля (5), представляет собой вариант объекта поверхностного (беспогружного, неныряющего) типа, совершающего колебания в набегающем речном потоке с направлением (1). Объект удерживался опорой (2). Крепеж линем осуществлялся в точке (4), эта точка на штанге (6) выбиралась в ходе эксперимента так, чтобы она располагалась дальше центра давлений объекта (3) в его первоначальном положении, когда продольная ось объекта была ориентирована по набегающему потоку. В результате объект приобретал неустойчивость, которая выражалась в том, что объект начинал эволюции, как это показано на (Фиг. 5), здесь представлен вид этого же объекта сверху. Когда объект разворачивался к набегающему потоку под большим углом, центр давлений смещался за точку крепежа, в результате объект разворачивался и двигался в противоположную сторону, после чего эволюция повторялась зеркально. Руль-стабилизатор (5) (Фиг. 4) выполнялся неподвижным относительно штанги (6) и симметричным, имеющим небольшую собственную положительную плавучесть. Таким образом было установлено экспериментально, что даже осесимметричный конструктивно целостный объект способен на необходимые эволюции при надлежащем выборе параметров корпуса, руля, крепежа и моментов инерции корпуса даже без применения дополнительных угловых ограничителей и поворотных рулей, как управляемых, так неуправляемых (неустойчивых относительно потока). Хотя применение подобных улучшений (ограничители и самоповортные-флаттирующие рули, составной корпус, способный к взаимным угловым перемещениям) однозначно приводит к интенсификации извлечения энергии набегающего потока, при этом тросик (4), как это показано на (Фиг. 1) сможет стать избыточным элементом.(Fig. 4) shows an object (3), similar to the one used by the authors in the experiments. Object (3), consisting of a displacing elliptical float, a rod (6) and a rudder (5), is a variant of a surface (non-immersed, non-diving) type object that oscillates in the incoming river flow with direction (1). The object was supported by a support (2). Fastening with a line was carried out at point (4), this point on the rod (6) was chosen during the experiment so that it was located farther than the center of pressures of the object (3) in its initial position, when the longitudinal axis of the object was oriented along the incoming flow. As a result, the object acquired instability, which was expressed in the fact that the object began to evolve, as shown in (Fig. 5), here is a top view of the same object. When the object turned to the oncoming stream at a large angle, the center of pressure shifted beyond the attachment point, as a result, the object turned around and moved in the opposite direction, after which the evolution was repeated in a mirror image. The rudder-stabilizer (5) (Fig. 4) was made stationary relative to the rod (6) and symmetrical, having a small intrinsic positive buoyancy. Thus, it was established experimentally that even an axisymmetric structurally integral object is capable of the necessary evolutions with the proper choice of the parameters of the hull, rudder, fasteners and moments of inertia of the hull, even without the use of additional angular stops and rotary rudders, both controlled and uncontrollable (unstable with respect to the flow). Although the use of such improvements (limiters and self-rotating-fluttering rudders, a composite body capable of mutual angular displacements) unambiguously leads to an intensification of the free stream energy extraction, while the cable (4), as shown in (Fig. 1), can become a redundant element ...

На (Фиг. 6) схематично представлен взаимодействующий с потоком энергии воды и заякоренный составной объект, расположенный горизонтально. На этом поясняющем примере (Фиг. 6) объект совершает волнообразные движения и утилизирует продольный импульс морских волн. Однако подобный по принципу действия объект может располагаться и вертикально (может быть поставлен на ребро, в зависимости от выбора ориентации плавучести элементов), и благодаря этому становится способен как утилизировать продольный импульс волн, так и энергию течений. При этом он может совершать сложные эволюции и взаимные перемещения составных частей как на поверхности, так и в толще воды.(Fig. 6) schematically shows an anchored composite object interacting with the flow of water energy and located horizontally. In this illustrative example (Fig. 6), the object makes undulating movements and utilizes the longitudinal impulse of sea waves. However, an object similar in principle of operation can also be located vertically (it can be placed on an edge, depending on the choice of the orientation of the buoyancy of the elements), and due to this it becomes capable of both utilizing the longitudinal impulse of waves and the energy of currents. At the same time, it can perform complex evolutions and mutual displacements of components both on the surface and in the water column.

Возможны и иные варианты объектов, отвечающим главному требованию: способность утилизировать потоки энергии воды в виде колебательных движений связанных с изменением во времени угла основного корпуса или составных частей объекта.Other variants of objects are also possible that meet the main requirement: the ability to utilize flows of water energy in the form of oscillatory movements associated with a time change in the angle of the main body or component parts of the object.

Непосредственное извлечение энергии вращения корпуса объекта, либо составных частей - вмещающих корпусов, производится силовыми гироскопами (одним или несколькими, работающими в компенсационном режиме или вне такового при целесообразности).Direct extraction of the rotational energy of the object body, or of the component parts - the enclosing bodies, is performed by power gyroscopes (one or more, operating in a compensation mode or outside it, if appropriate).

На (Фиг. 7) схематически представлен рисунок, поясняющий суть способа в части кинематики реализуемого процесса. Вращающийся гироскоп (1) (имеющий некий кинетический момент Н и подвешенный в раме (2) в уравновешенном состоянии) своими полуосями соединяется с несущей поворотной рамой (2) при помощи подшипников (3). Рама (2) крепится к корпусу (либо к механизму первоначальной ориентации основы, который тут не показан) через подшипники на оси О, посредством которых рама (2) может вместе с гироскопом (1) совершать качающие вращательные движения. Ось Y направлена в зенит (направление днище-палуба объекта), ось X направлена от кормы к носу, ось О от борта к борту. На этом же изображении показано изначально нейтральное положение рамы (2) и гироскопа (1), вдоль направления корма-нос. На (Фиг. 7) показан вращающий момент прецессии (М), развиваемый гироскопом, и стремящийся совместить ось вращения гироскопа (вектор Н) с мгновенным вектором угловой скорости ω1 в соответствии с правилом Грюэ-Жуковского. Вектор (ω1) по величине и направлению зависит от скорости рыскания объекта, и периодически меняет свое направление на противоположное, что в свою очередь меняет направление прецессионного момента (М) и вызывает обратное угловое движение гироскопа. Развиваемый гироскопом (1) крутящий момент (М) используется для привода генератора или иных устройств путем передачи крутящего момента рамы по оси (О). Возможны реализации, когда крутящий момент может сниматься либо непосредственно с рамы гироскопа, либо прямым воздействием осей гироскопа на исполняющие механизмы.In (Fig. 7) a diagram is schematically presented that explains the essence of the method in terms of the kinematics of the process being implemented. The rotating gyroscope (1) (having a certain angular momentum H and suspended in the frame (2) in a balanced state) is connected with its semi-axles to the supporting rotary frame (2) by means of bearings (3). The frame (2) is attached to the body (or to the mechanism of the initial orientation of the base, which is not shown here) through bearings on the O axis, by means of which the frame (2), together with the gyroscope (1), can perform swinging rotational movements. The Y-axis is directed to the zenith (the direction of the bottom-deck of the object), the X-axis is directed from the stern to the bow, the O-axis is from side to side. The same image shows the initially neutral position of the frame (2) and gyroscope (1), along the stern-to-nose direction. (Fig. 7) shows the precessional torque (M) developed by the gyroscope and tends to align the gyroscope rotation axis (vector H) with the instantaneous angular velocity vector ω 1 in accordance with the Gruet-Zhukovsky rule. The vector (ω 1 ) in magnitude and direction depends on the yaw rate of the object, and periodically changes its direction to the opposite, which in turn changes the direction of the precessional moment (M) and causes a reverse angular motion of the gyroscope. The torque (M) developed by the gyroscope (1) is used to drive a generator or other devices by transmitting the frame torque along the axis (O). Realizations are possible when the torque can be removed either directly from the gyroscope frame, or by direct action of the gyroscope axes on the executing mechanisms.

Согласно теоремы Резаля текущая мгновенная величина крутящего момента (М) зависит от угла α следующим образом: М=Н*ω1*sin(π/2-α). Исходя из сказанного, устройства, реализуемые по предложенному способу, могут снабжаться ограничителями, назначение которых состоит в том, чтобы не допустить совмещения оси гироскопа (вектор Н) с вектором ω1, так как в этом случае, при изменении вектором ω1 своего направления на противоположное, на гироскоп (1) не будут действовать никакие крутящие моменты, стремящиеся повернуть его и приводимую им во вращение раму (2) к новому направлению вектора ω1. Возможно применение упругих элементов (пружинные, пневматические и т.п.) стремящихся вернуть гироскоп (1) в изначальное нейтральное положение (или хотя бы не допустить совмещения оси гироскопа (вектор Н) с вектором ω1), кроме того, эти же упругие элементы способны запасть энергию для привода потребляющих энергию устройств. Таким образом, рама (2) совершает качательные (или вращательные) движения, характеризирующиеся изменяющимся по времени крутящим моментом, способным приводить в действие генератор какой либо конструкции и (или) иные устройства в целях утилизации энергии потока, раскачивающей плавающий объект. В иных реализациях в качестве ограничителей может выступать кинематическая схема, например в случае использования кривошипно-шатунного механизма для привода потребителя механической энергии качательного движения силового гироскопа и .т.п. Возможны резонансные режимы движения гироскопа относительно вмещающего корпуса, когда гироскоп совершает вращательные движения в одну сторону, в этом случае задача вывода гироскопа из состояния когда его ось вращения совпадает с мгновенной осью вращения вмещающего корпуса ложится на систему управления. Такие нежелательные ситуации, когда совпадает ось вращения гироскопа и мгновенная ось вращения вмещающего гироскоп корпуса, возможны в случаях, когда объект и гирогенератор переходят к другой резонансной частоте, либо только начинает движение после простоя.According to Rezal's theorem, the current instantaneous value of the torque (M) depends on the angle α as follows: M = H * ω 1 * sin (π / 2-α). Based on the foregoing, devices implemented according to the proposed method can be equipped with limiters, the purpose of which is to prevent the gyroscope axis (vector H) from coinciding with the vector ω 1 , since in this case, when the vector ω 1 changes its direction to the opposite, the gyroscope (1) will not be affected by any torques tending to rotate it and the frame (2) it rotates to the new direction of the vector ω 1 . It is possible to use elastic elements (spring, pneumatic, etc.) striving to return the gyroscope (1) to the initial neutral position (or at least prevent the alignment of the gyroscope axis (vector H) with the vector ω 1 ), in addition, the same elastic elements capable of storing energy to drive energy-consuming devices. Thus, the frame (2) performs rocking (or rotational) movements characterized by a time-varying torque capable of driving a generator of some design and (or) other devices in order to utilize the energy of the flow that rocks the floating object. In other implementations, a kinematic scheme can act as limiters, for example, in the case of using a crank mechanism to drive a consumer of mechanical energy of the rocking motion of a force gyroscope, etc. Resonant modes of motion of the gyroscope relative to the enclosing body are possible, when the gyroscope makes rotational movements in one direction, in this case the task of removing the gyroscope from the state when its axis of rotation coincides with the instantaneous axis of rotation of the enclosing body falls on the control system. Such undesirable situations, when the axis of rotation of the gyroscope and the instantaneous axis of rotation of the housing enclosing the gyroscope coincide, are possible in cases when the object and the gyro generator move to a different resonant frequency, or just starts moving after idle time.

Некомпенсированный момент (М) см. (Фиг. 7) через крепление генератора, через упругие элементы или силовую передачу иной природы будет передаваться на вмещающий корпус плавающего объекта. Это обстоятельство может вызвать необходимость его компенсации, этот момент может быть компенсирован установкой как минимум еще одного аналогичного (компенсационного) гироскопа, ось которого в нейтральном положении сонаправлена оси первого, но раскрученного в обратном направлении. В этом случае два разнонаправленных момента, действующих со стороны пары гироскопов на корпус, могут полностью компенсировать друг-друга.The uncompensated moment (M), see (Fig. 7), through the generator mount, through elastic elements or a power transmission of a different nature, will be transmitted to the enclosing body of the floating object. This circumstance may necessitate its compensation, this moment can be compensated for by installing at least one more similar (compensation) gyroscope, the axis of which in the neutral position is co-directed to the axis of the first one, but spun in the opposite direction. In this case, two oppositely directed moments acting on the body of a pair of gyroscopes can fully compensate each other.

Возможна реализация этого же способа в виде каскада силовых гироскопов, передающих колебательное усилие на последующие гироскопы с целью усиления эффекта, что может быть актуально применительно и к волновой качке, где есть не только рыскающие движения, но и движения по тангажу и крену. Например гироскоп, утилизирующий колебания по рысканию, может приводить в действие опору оси которая будет приводить в вынужденные колебания гироскоп утилизирующий колебания по тангажу, чем влияние от волнового колебания по тангажу будет усилено, далее возможна передача суммарного момента на гироскоп, утилизирующий колебания по крену и затем окончательная утилизация суммарного усилия. Учет фаз колебаний потребует соответствующей работы системы управления, организующей передачу моментов между рамами и их подвижными опорами.It is possible to implement the same method in the form of a cascade of power gyroscopes, transmitting the oscillatory force to subsequent gyroscopes in order to enhance the effect, which can be relevant also to wave rolling, where there are not only yaw movements, but also pitch and roll movements. For example, a gyroscope utilizing yaw oscillations can actuate an axis support that will induce forced oscillations of a gyroscope utilizing pitch oscillations, than the effect of a wave oscillation in pitch will be amplified, then the total moment can be transferred to a gyroscope that utilizes roll oscillations, and then final disposal of the total effort. Taking into account the oscillation phases will require the appropriate work of the control system, organizing the transfer of moments between the frames and their movable supports.

Возможна и схема, когда система управления суммирует вращательные движения вмещающего корпуса объекта по осям см. (Фиг. 8) и при помощи механизма первоначальной ориентации основы (3) поворачивает основание рамки (2), содержащей гироскоп (1) (или сборку гироскопов) в пространстве так, что суммарное периодическое вращение объекта (на изображении это мгновенный суммарный вектор - ω) используется оптимальным способом, в этом случае применяется либо два однотипных блока с разнонаправленными по вращению гироскопами (как это представлено на изображении), ориентированными согласованно системой управления, либо два (или более) гироскопа выполняются в одном блоке и имея общую поворотную платформу поворачиваются одновременно, тем самым система управления осуществляет адаптацию к текущей ситуации в которой находится плавающий объект.A scheme is also possible when the control system sums up the rotational movements of the enclosing body of the object along the axes, see (Fig. 8) and, using the mechanism of the initial orientation of the base (3), rotates the base of the frame (2) containing the gyroscope (1) (or an assembly of gyroscopes) into space so that the total periodic rotation of the object (in the image this is the instantaneous total vector - ω ) is used in an optimal way, in this case, either two blocks of the same type with gyroscopes of the same type (as shown in the image) oriented in a coordinated manner by the control system are used, or two (or more) gyroscopes are performed in one unit and, having a common turntable, rotate simultaneously, thereby the control system adapts to the current situation in which the floating object is located.

Однако допустимы такие реализации сочлененного объекта, когда такая компенсация нецелесообразна, т.к. нескомпенсированность может усиливать вращающий эффект сегментов объекта (вмещающих гирогенераторы корпусов) относительно друг-друга, так как возникает техническая возможность организовать более эффективное взаимодействие сочленений корпуса с потоком, путем использования реакций гирогенератора на элементы корпуса в благоприятных для этого направлениях.However, such implementations of an articulated object are admissible when such compensation is impractical, since uncompensation can enhance the rotating effect of the object segments (housing the housings containing gyro generators) relative to each other, since it becomes technically possible to organize a more efficient interaction of the hull joints with the flow by using the reactions of the gyro generator to the hull elements in favorable directions for this.

Достаточно очевидно, что в общем случае оси гироскопов в первоначальном положении (внутри вмещающего корпуса) могут образовывать любую пространственную конструкцию, например треугольник (если стоит задача утилизации энергии только в одной плоскости, определяемой двум осями (рыскание + тангаж, тангаж + крен, крен + рыскание), сходиться (расходиться) к центру от вершин тетраэдра (если стоит задача использовать все три оси) и т.п., в зависимости от решаемой задачи, экономических соображений и необходимости (либо ее отсутствии) компенсации воздействия усилий на корпус объекта. При этом сами блоки (с направленными определенным образом осями гироскопов в нейтральном положении) могут быть разнесены пространственно по вмещающему их корпусу плавающего объекта, а центробежные силы, действующие на корпус и внутренние элементы, могут быть использованы для привода гирогенераторов и организации более эффективного взаимодействия объекта с потоком.It is quite obvious that, in the general case, the gyroscopes' axes in their initial position (inside the enclosing body) can form any spatial structure, for example, a triangle (if the task is to utilize energy in only one plane defined by two axes (yaw + pitch, pitch + roll, roll + yaw), converge (diverge) to the center from the vertices of the tetrahedron (if the task is to use all three axes), etc., depending on the problem being solved, economic considerations and the need (or lack of it) to compensate for the impact of forces on the body of the object. the blocks themselves (with the gyroscopes' axes directed in a certain way in a neutral position) can be spaced spatially along the enclosing body of a floating object, and the centrifugal forces acting on the body and internal elements can be used to drive gyro generators and organize a more efficient interaction of the object with the flow ...

Кроме того, блоки могут быть размещены и произвольно, в этом случае система управления может работать в режиме компенсации силового воздействия гироскопов на корпус регулируя кинетические моменты (скорость и направление вращения) гироскопов и их нейтральные направления, а так же вне режима такой компенсации. В этом случае гироскопам допустимо иметь разные моменты инерции и массу, так как система управления осуществляет адаптацию элементов системы к текущей колебательной ситуации с учетом желаемых пользователем параметров. Сама система управления может быть конфигурирована и как сетевая структура, и как единый центр, что позволит наращивать мощность системы без четкого первоначального плана. И в этом случае так же совершенно не обязательно чтобы гироскопическое влияние на движение объекта или вмещающего карпуса было компенсировано другим гироскопом или гироскопами, так как вся система в целом от такого влияния может выигрывать, в виду того что при этом корпус может взаимодействовать с дополнительными объемами движущейся воды, что приведет к увеличению общего энергетического эффекта. Таким образом, режим оптимума системы в целом становится вопросом совершенства системы управления.In addition, the blocks can be placed arbitrarily, in this case the control system can work in the mode of compensation of the force action of the gyroscopes on the body by adjusting the kinetic moments (speed and direction of rotation) of the gyroscopes and their neutral directions, as well as outside the mode of such compensation. In this case, it is permissible for gyroscopes to have different moments of inertia and mass, since the control system adapts the system elements to the current oscillatory situation, taking into account the parameters desired by the user. The control system itself can be configured both as a network structure and as a single center, which will increase the capacity of the system without a clear initial plan. And in this case, it is also absolutely not necessary that the gyroscopic influence on the movement of the object or the enclosing frame be compensated by another gyroscope or gyroscopes, since the entire system as a whole can benefit from such an influence, since in this case the body can interact with additional volumes of the moving water, which will lead to an increase in the overall energy effect. Thus, the optimal regime of the system as a whole becomes a matter of the perfection of the control system.

В любом случае реализации часть вырабатываемой силовыми гироскопами энергии направляют на поддержку скорости вращения гироскопов (так как подшипники гироскопов обладают некоторым трением), организуют за счет вырабатываемой энергии питание электроники, управляющей блоками выполненными по заявленному способу, компенсируют прочие энергетические затраты и на внутренние нужды обеспечивающие функционирование изделий выполненных по заявленному способу. При этом не исключается возможность задействовать для обозначенных целей и сторонний бортовой источник энергии, что не является принципиальным для реализации заявленного способа.In any case, the implementation of a part of the energy generated by the power gyroscopes is directed to support the rotation speed of the gyroscopes (since the bearings of the gyroscopes have some friction), they organize, due to the generated energy, the power supply of the electronics that control the units made according to the claimed method, compensate for other energy costs and for internal needs ensuring the functioning products made according to the claimed method. This does not exclude the possibility of using for the designated purposes and a third-party onboard energy source, which is not fundamental for the implementation of the claimed method.

Выработанная по заявленному способу электроэнергия (или энергия запасаемая в других видах, например в виде сжатых газов) может быть как использована для бортовых нужд плавающих объектов, оснащенных блоками по предложенному способу, так и передана на берег в сети общего назначения, или передана иному потребителю любым технически приемлемым способом. Так может осуществляться энергоснабжение объектов маломерного флота, организована генерация энергии для различных нужд плавающих объектов различного размера и назначения (в том числе путем утилизации колебаний небольших и малых амплитуд), гидрографических объектов, объектов аквакультурного назначения, различных прибрежных объектов, предприятий и поселений.The electricity generated according to the claimed method (or energy stored in other forms, for example, in the form of compressed gases) can be either used for the onboard needs of floating objects equipped with blocks according to the proposed method, and transferred to the shore in a general-purpose network, or transferred to another consumer by any in a technically acceptable way. This can be used to supply power to small fleet facilities, organize energy generation for various needs of floating objects of various sizes and purposes (including by utilizing fluctuations of small and small amplitudes), hydrographic facilities, aquaculture facilities, various coastal facilities, enterprises and settlements.

Краткое описание изображенийBrief description of images

Фиг. 1FIG. 1

1 - Объект.1 - Object.

2 - Колышки.2 - Pegs.

3 - Растяжка.3 - Stretching.

4 - Тросик.4 - Cable.

5 - Направление потока.5 - Direction of flow.

Фиг. 2FIG. 2

1 - Свая.1 - Pile.

2 - Круг с канатами.2 - A circle with ropes.

3 - Объект.3 - Object.

Фиг. 3FIG. 3

1 - Объект.1 - Object.

2 - Канат.2 - Rope.

3 - Якорь.3 - Anchor.

Фиг. 4FIG. 4

1 - Направление потока.1 - Direction of flow.

2 - Опора.2 - Support.

3 - Объект.3 - Object.

4 - Точка крепления.4 - Attachment point.

5 - Руль.5 - Steering wheel.

6 - Штанга.6 - Barbell.

Фиг. 5FIG. 5

1 - Направление потока.1 - Direction of flow.

2 - Опора.2 - Support.

3 - Объект.3 - Object.

Фиг. 6FIG. 6

Изображен сегментный объект с фрагментом троса.Shown is a segment object with a piece of cable.

Фиг. 7FIG. 7

XOY - Система координат.XOY - Coordinate system.

М - Мгновенный вращающий момент.M - Instantaneous torque.

Н - Кинетический момент гироскопа.H - Kinetic moment of the gyroscope.

ω1 - Мгновенная угловая скорость вмещающего корпуса.ω 1 - Instantaneous angular velocity of the enclosing body.

α - Мгновенный угол поворота рамы.α - Instantaneous swing angle of the frame.

1 - Гироскоп.1 - Gyroscope.

2 - Рама.2 - Frame.

3 - Подшипники.3 - Bearings.

Фиг. 8FIG. eight

ω - Мгновенные угловые скорости по осям и суммарная.ω - Instantaneous angular velocities along the axes and total.

XYZ - Ортогональная система координат.XYZ - Orthogonal coordinate system.

Н - кинетический момент гироскопа.H is the kinetic moment of the gyroscope.

1 - Гироскоп.1 - Gyroscope.

2 - Рамка.2 - Frame.

3 - Механизм ориентации опоры.3 - Support orientation mechanism.

Claims (1)

Способ утилизации переносимых водными средами потоков энергии путем использования гироскопических эффектов, отличающийся тем, что для преобразования потока энергии, переносимого водой, используют объекты с низкой динамической устойчивостью, функционирующие как в глубине водного потока, так и на границе сред вода-воздух, как однокорпусные, так и сочлененно-составные, гидродинамические и гидростатические свойства и особенности крепежа которых таковы, что объекты, или их части, совершают под воздействием набегающего потока самоподдерживающиеся колебания, которые используют как источник механической энергии для вынужденных прецессионных колебаний одного или нескольких силовых гироскопов, размещаемых в составе блока или блоков соответственно, которые оснащают системой управления, поддерживающей движения гироскопов с заданными скоростью и направлениями и осуществляющей необходимую автоматизацию и адаптацию к режимам колебаний, развиваемые гироскопом, или гироскопами, вращающие моменты которых преобразуют в электроэнергию или энергию давления газа.A method of utilizing energy flows carried by water media by using gyroscopic effects, characterized in that objects with low dynamic stability are used to transform the energy flow carried by water, functioning both in the depth of the water flow and at the water-air interface, as single-hull, and articulated-composite, hydrodynamic and hydrostatic properties and features of the fasteners of which are such that objects, or their parts, under the influence of the incident flow, self-sustaining vibrations, which are used as a source of mechanical energy for forced precessional vibrations of one or more power gyroscopes placed in the composition block or blocks, respectively, which are equipped with a control system that supports the movement of gyroscopes with a given speed and direction and carries out the necessary automation and adaptation to the oscillation modes developed by the gyroscope, or gyroscopes, the torques of which x is converted into electricity or gas pressure energy.
RU2020106667A 2020-02-11 2020-02-11 Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy RU2753070C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106667A RU2753070C2 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020106667A RU2753070C2 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2020106667A RU2020106667A (en) 2020-07-07
RU2020106667A3 RU2020106667A3 (en) 2020-09-28
RU2753070C2 true RU2753070C2 (en) 2021-08-11

Family

ID=71509375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020106667A RU2753070C2 (en) 2020-02-11 2020-02-11 Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2753070C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2474601A1 (en) * 1980-01-29 1981-07-31 Gach Alain Gyroscopic energy converter utilising roll and pitch of ship - uses large gyroscope vertical axis creating precession which causes shaft to oscillate and drive generator
US4352023A (en) * 1981-01-07 1982-09-28 Sachs Herbert K Mechanism for generating power from wave motion on a body of water
GB2508400A (en) * 2012-11-30 2014-06-04 Univ Southampton Gyroscopic system with power generation
US20140239643A1 (en) * 2011-10-03 2014-08-28 Wave for Energy S.R. L. System for generating electrical energy from sea waves
RU2688857C1 (en) * 2018-11-01 2019-05-22 Владимир Евгеньевич Скворцов Gyroscopic sea wave energy converter
RU2694712C1 (en) * 2018-04-09 2019-07-16 Анатолий Николаевич Зайцев Wave power station

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2474601A1 (en) * 1980-01-29 1981-07-31 Gach Alain Gyroscopic energy converter utilising roll and pitch of ship - uses large gyroscope vertical axis creating precession which causes shaft to oscillate and drive generator
US4352023A (en) * 1981-01-07 1982-09-28 Sachs Herbert K Mechanism for generating power from wave motion on a body of water
US20140239643A1 (en) * 2011-10-03 2014-08-28 Wave for Energy S.R. L. System for generating electrical energy from sea waves
GB2508400A (en) * 2012-11-30 2014-06-04 Univ Southampton Gyroscopic system with power generation
RU2694712C1 (en) * 2018-04-09 2019-07-16 Анатолий Николаевич Зайцев Wave power station
RU2688857C1 (en) * 2018-11-01 2019-05-22 Владимир Евгеньевич Скворцов Gyroscopic sea wave energy converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2020106667A3 (en) 2020-09-28
RU2020106667A (en) 2020-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102171443B (en) Platform for generating electricity from flowing fluid using generally prolate turbine
US9657710B2 (en) Dynamic tuning for wave energy conversion
KR101815064B1 (en) System and method for dynamic positioning of vessel
CN1856643A (en) A wind turbine for use offshore
KR101342769B1 (en) An orientation device for water current power generating apparatus
GB1587344A (en) Apparatus for utilising or absorbing wave energy
Bowker et al. Experimental study of a wave energy scavenging system onboard autonomous surface vessels (ASVs)
CN102187087B (en) Platform for capturing wave energy
US10151294B2 (en) Buoyant housing device enabling large-scale power extraction from fluid current
US6099368A (en) Rocking ship propulsion and the rocking propelled ship
Panicker Power resource potential of ocean surface waves
US9780624B2 (en) Assembly for harnessing a pendulum motion from fluid wave energy for conversion to power
Bowker et al. Experimental analysis of submerged flapping foils; implications for autonomous surface vehicles (ASVs)
JP2008516107A (en) Floating wave breaker and propulsion system
US7311496B1 (en) Apparatus and method for generating electric energy in a fluid environment
RU2753070C2 (en) Dynamic-gyroscope method for utilising water movement energy
EP2141353B1 (en) Submergible system for exploiting the energy of marine currents
CN114572368B (en) Wave glider
JP2920206B2 (en) Internally driven flapping thruster
JPS62501865A (en) Wave power control device using an immersive body submerged in a fluid
Sakagami et al. Design and development of an attitude control system for a human-sized ROV
Kawamura et al. Design and development of amphibious robot with fin actuators
McCormick Ocean wave energy concepts
RU2037641C1 (en) Device for converting flow energy into useful work
KR20150115050A (en) Vessel and ocean construction including sea heavy power ocean facility