початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2075645

СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТОГО МЕХАНІЧНОЇ ЕНЕРГІЇ ОБЕРТАННЯ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЙОГО ЗДІЙСНЕННЯ Б.Ф.КОЧЕТКОВА

Ім'я винахідника: Кочетков Борис Федорович
Ім'я патентовласника: Кочетков Борис Федорович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.05.19

Використання: для отримання механічної енергії обертання за рахунок комплексного використання різниці температур морської води на різних її рівнях і гравітаційної взаємодії без витрачання паливно-енергетичних ресурсів. Суть винаходу: рівномірно по окружності частково зануреного в воду ротора 2 встановлені теплочутливі елементи (ПЕ), пов'язані з вантажем 4, виконаним у вигляді масивного обіду, з можливістю його радіального переміщення при зміні температури навколишнього середовища, що забезпечується створенням у верхній і нижній частинах ротора відповідно зон нагріву і охолодження, першою з яких є навколишнє повітря, а друга утворена ємність 6 у вигляді лотка, який сполучається з верхньою частиною трубопроводу 5, піднімає вгору, як по сполучених посудин, холодну воду з глибинних її шарів. Ротор забезпечений лопатками 7 для перемішування води по лотку 6 від верхньої частини трубопроводу. Обертання ротора здійснюється за рахунок моменту сил тяжкості F, створюваних Грум при різних відстанях P ₂ і P ₁ бічних частин обода від осі 0 в залежності від нагрівання і охолоджування ТЕ.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до екологічно чистих способів отримання механічної енергії обертання без витрачання будь-яких паливно-енергетичних ресурсів і до здійснення цього способу. Винахід може бути застосовано в якості стаціонарного джерела механічної енергії обертання з можливістю перетворення її в електричну енергію.

Відомий спосіб використання сил тяжіння для створення обертального руху, при якому проводять кероване опускання вантажу, пов'язаного з робочим колесом за допомогою гнучкого зв'язку. Цей спосіб здійснюється, зокрема, в механічному годиннику з гирьовим приводом (див. "Короткий політехнічний словник", Державне видавництво техніко-теоретичної літератури, Москва, 1955, с. 1052-1053).

Відомий спосіб перетворення гравітаційної і теплової енергії в механічну енергію обертання, що полягає в тому, що виробляють зміна центру ваги термочутливих елементів, рівномірно встановлених по колу зануреного в рідину ротора з послідовним чергується їх переміщенням через зони нагріву і охолодження. Як вантажів застосовують тверді тіла, кінематично з'єднані з приводом (див. US, патент N 2513692, кл. F 03 G 7/06, 1950).

Пристрій по здійсненню зазначеного способу перетворення гравітаційної і теплової енергії в механічну енергію обертання містить підставу, на якому встановлений ротор, виконаний у вигляді колеса, на ободі якого рівномірно по колу розміщені теплочутливі елементи, пов'язані з вантажами, зони нагріву і охолодження. При цьому теплочутливі елементи виконані у вигляді приводу, пов'язаного з вантажами з можливістю переміщення їх в радіальному напрямку і встановленого в камерах.

Пропонований винахід забезпечує досягнення технічного результату, що полягає в отриманні екологічно чистої механічної енергії обертання з можливістю перетворення її в електричну енергію при одночасному зменшенні трудомісткості і вартості її отримання.

Зазначений технічний результат за способом отримання екологічно чистої механічної енергії обертання досягається тим, що для механічних переміщень використовують теплове розширення тіл, виконаних у вигляді теплочутливих приводів, які встановлюються рівномірно уздовж окружності ротора і кожен з них з'єднують з вантажем, який переміщають в радіальних напрямках при зміні температури нагріву приводу, ротор встановлюють з можливістю вільного обертання відносно горизонтальної осі і розміщують його протилежні по вертикалі боку в двох суміжних зонах нагріву і охолодження, одну з яких заповнюють газом, а іншу водою і при обертанні ротора забезпечують чергується проходження проводів через ці зони нагріву і охолодження, а саме обертання здійснюється за рахунок дії сил тяжіння при постійному односторонньому в горизонтальному напрямку ексцентричному положенні центру ваги ротора щодо осі обертання, при цьому в зоні нагріву використовують навколишній ротор тепле повітря, а зону охолодження заповнюють проточною морською водою за допомогою трубопроводу, який використовують як сполучені посудини для підйому морської води з її глибинних шарів до поверхні за рахунок гідростатичного тиску з боку навколишнього води.

Пристрій для здійснення зазначеного способу отримання екологічно чистої механічної енергії обертання містить суміжні зони нагріву і охолодження, одна з яких заповнена газом, а інша водою, встановлений на опорах з можливістю вільного обертання відносно горизонтальної осі частково занурений у воду ротор, на якому рівномірно по колу з розміщенням як в зоні нагріву, так і в зоні охолодження встановлені теплочутливі приводи, здатні при зміні температури при проходженні зон нагріву і охолодження змінювати свої розміри і / або форму і переміщати за рахунок цього в радіальних напрямках пов'язаний з ними вантаж, при цьому зоною нагріву є навколишнє верхню частину ротора газове середовище, а зона охолодження виконана у вигляді проточною ємності, одна із сторін якої відкрита в бік навколишнього верхнього шару морської води, а інша сторона повідомляється з верхньою частиною трубопроводу, який виконаний у вигляді сполучається судини, нижня відкрита частина якого розміщена в глибинному шарі низькотемпературної морської води, що забезпечує переміщення води від низу до верху за рахунок гідростатичного тиску з боку навколишнього води.

Ротор забезпечений радіальними лопатками, а ємність виконана у вигляді відгородженого з боків стінками від навколишнього води лотка, в якому розміщена нижня частина ротора, при цьому лопатки виконані з можливістю переміщення по лотку води від верхньої частини трубопроводу в сторону відкритої частини ємності при обертанні ротора.

Теплочутливі приводи виконані у вигляді встановлених радіально термобиметаллический пружин, кінці яких шарнірно пов'язані з втулкою ротора і з вантажем, який виконаний у вигляді масивного обіду ротора, при цьому активні і пасивні шари всіх термобиметаллический пружин спрямовані відповідно в сторону або осі ротора, або його обода.

Теплочутливі приводи мають теплоізоляційне покриття і / або виконані з матеріалу з малою теплочутливі, що забезпечують уповільнення змін температури їх нагріву при проходженні зон нагріву і охолодження.

Отримана при здійсненні зазначеного способу механічна енергія обертання може бути перетворена в електричну енергію за допомогою відомих електричних генераторів.

На фіг. 1 і 2 показана загальна схема здійснення способу отримання екологічно чистої механічної енергії обертання в двох проекціях відповідно і в позначених на цих схемах розрізах, на фіг.3 зображений теплочутливі привід у вигляді термобиметаллический пружини, на фіг.4 - наведено приклад зміни температури нагріву термочутливих приладів при роботі пристрою.

Спосіб отримання екологічно чистої механічної енергії обертання (фіг. 1 і 2) полягає в тому, що використовують теплове розширення тіл, виконаних у вигляді теплочутливих приводів 1, здатних змінювати лінійні розміри і / або форму при різній температурі нагріву, які встановлюють рівномірно уздовж окружності ротора 2 і кожен з них за допомогою шарнірів 3 з'єднують з вантажем 4, в даному випадку виконаним у вигляді масивного обіду, який переміщують в радіальних напрямках відносно горизонтальної осі 0 ротора при зміні температури нагріву. Ротор встановлюють з можливістю вільного обертання і розміщують його верхню і нижню частини відповідно в суміжних зонах нагріву і охолодження, першу з яких заповнюють газом з температурою Т _2, а другу водою з відносно низькою температурою Т ₁ і забезпечують чергується проходження теплочутливих приводів 1 через ці зони . За рахунок цього змінюють розміри і / або форму термочутливих елементів при нагріванні і охолодженні і виробляють переміщення вантажу 4 в радіальних напрямках щодо осі 0 ротора вздовж горизонталі.

У зоні нагріву використовують навколишній ротор тепле повітря, а зону охолодження заповнюють проточною низькотемпературної морською водою, яку подають з її глибинних шарів за допомогою трубопроводу 5, виконаного у вигляді сполучається судини, по якому вода піднімається за рахунок гідростатичного тиску навколишнього води без витрат енергії з боку , при цьому з верхньої частини трубопроводу вода примусово відводиться. Цей відведення води в даному випадку виробляють в горизонтальному напрямку з мінімальними витратами енергії. Одностороннє переміщення масивного обіду в горизонтальному напрямку призводить ротор в постійне неврівноважений положення щодо осі O і обертанню його під дією крутного моменту, створюваного силами F.

У наведеному на фіг.1 прикладі масивний обід 4 під дією теплочутливих приводів 1 зміщений вправо від осі О, в зв'язку з цим на праву частину обода діє велика за величиною сила тяжіння F ₂ при більшому плечі R ₂ щодо осі Про порівняно з аналогічними показниками F ₁ і R _1, що відносяться до лівої частини обода. Відповідно на праву частину обода буде впливати більший за величиною обертається момент R ₂ F _2, а на ліву частину обода менший за величиною момент R ₁ F _1, спрямовані в протилежні сторони. Під дією Різниці цих моментів сил R ₂ F ₂ -R ₁ F ₁ ротор буде обертатися в напрямку дії більшого за величиною моменту, в даному випадку за годинниковою стрілкою.

Зміна температури чутливих елементів в середовищі рідини і газу відбувається протягом певного часу, тому при обертанні ротора середня сумарна температура нагріву цих елементів по різні боки від вертикалі В-В, що проходить через вісь Про ротора, буде різною, що призводить до нерівноважному положенню масивного обіду ротора щодо осі О і обумовлює можливість здійснення описуваного способу отримання механічної енергії обертання. Зазначена різниця температур нагрівання може бути збільшена при уповільненні теплообміну між теплочутливі елементами і навколишнім середовищем за рахунок застосування теплоізолюючих покриттів цих елементів.

Здійсненність зазначеного способу отримання механічної енергії обертання обумовлена тим, що середньорічна температура поверхневих вод Світового океану в цілому дорівнює 17,5 ^{o C,} а сезонні коливання температури спостерігаються до глибини 100-150 м, в більш нижніх і придонних шарах вона постійна і становить приблизно 1 , 5 ^{o C.} Виходячи з цього випливає, що при наявності різниці температур між повітрям над поверхнею морської води і низькотемпературної морської води з її глибинних шарів можливий теплообмін між цими двома системами, і при цьому, згідно із законами термодинаміки, відбувається робота проти зовнішніх сил, яка виражається в обертанні ротора і отриманні механічної енергії обертання.

Зазначений спосіб отримання механічної енергії обертання може бути здійснений в пристрої, зразкове виконання якого в загальному вигляді наведено на фіг.1 і 2.

Пристрій для отримання екологічно чистої механічної енергії обертання містить суміжні зони нагріву і охолодження, першою з яких є навколишнє повітряне середовище, а друга являє собою ємність, заповнену проточною морською водою, причому температура Т ₂ повітря вище температури Т ₁ морської води. У воді з частковим зануренням в неї, на опорах, в якості яких використовуються стінки ємності 6, з можливістю вільного обертання відносно горизонтальної осі Про встановлено ротор 2, на якому рівномірно по колу з розміщенням як в зоні нагріву вище рівня води, так і в зоні охолодження в низькотемпературної морській воді, встановлені теплочутливі приводи 1, здатні при зміні температури при проходженні зон нагріву і охолодження змінювати свої розміри і / або форму і переміщати при цьому в радіальних напрямках пов'язаний з ними вантаж 4, виконаний в даному конкретному пристрої у вигляді масивного обіду . Ємність 6 виконана у вигляді лотка, відгородженого бічними стінками і днищем від навколишнього верхнього шару морської води, і одна зі сторін лотка (на фіг.1 ліва його частина) відкрита в бік навколишнього верхнього шару води, а інша сторона (на фіг.1 права його частина) повідомляється з верхньою частиною трубопроводу 5, який виконаний по відношенню до навколишнього воді у вигляді сполучається судини, нижня відкрита частина якого розміщена в глибинному шарі низькотемпературної морської води.

Ротор 2 забезпечений радіальними лопатями 7, які встановлені, наприклад, на внутрішній циліндричній поверхні обода 4 і перекривають заповнений водою отвір лотка 6, забезпечуючи переміщення по ньому води від верхньої частини трубопроводу 5 в сторону відкритої частини лотка при обертанні ротора.

Теплочутливі приводи виконані у вигляді встановлених радіально всередині обода 4 термобиметаллический пружин 1, кінці яких за допомогою шарнірів 3 пов'язані з маточиною ротора 2 і з вантажем у вигляді масивного обіду 4. При цьому активні 8 і пасивні 9 шари биметалла кожної термобиметаллический пружини спрямовані уздовж її осьової лінії в сторону осі Про ротора або його обода 4.

Термобиметаллический пружини 4 приводів мають теплоізоляційне покриття і / або виконані з матеріалу з малою теплопровідністю, що забезпечують уповільнення змін температури їх нагріву при походження зон нагріву і охолодження.

Трубопровід 5 має теплоізоляційне покриття або виконаний з матеріалів з малою теплопровідністю, що перешкоджають теплообміну між верхніми теплішими шарами морської води і піднімається по трубопроводу низькотемпературної морською водою з її глибинних шарів.

Пристрій для отримання екологічно чистої механічної енергії обертання працює наступним чином.

Умовою працездатністю пристрою є властивість термобиметаллический пружин 1 збільшувати довжину до величини R ₂ при підвищенні температури в зоні нагріву і зменшувати довжину до R ₁ при зниженні температури в середовищі холодної води в зоні охолодження. Це забезпечується виконанням пружини з біметалу (див. Фіг. 3), активний шар 8 якого має більш високий температурний коефіцієнт лінійного розширення в порівнянні з пасивним шаром 9 (відносне розташування цих шарів уздовж осьової лінії пружини не має значення).

Для приведення в дію описуваного пристрою виробляють переміщення води в лотку 6 в напрямку від трубопроводу 5 в сторону відкритої його частини, що здійснюється, наприклад, в стадії запуску пристрою шляхом обертання ротора зовнішнім приводом (на фіг. 1 це обертання відбувається за годинниковою стрілкою). Забезпечений лопатями 7 ротор діє як оборотне водяне колесо, яке виконує функції насоса по відкачуванню води з верхньої частини трубопроводу 5 в горизонтальному напрямку. При цьому відкритий знизу трубопровід має по відношенню до навколишнього воді властивість сполучається судини, по якому вода рухається від низу до верху під дією гідростатичного тиску навколишнього води, що зводить в мінімуму витрата енергії на підйом морської води до поверхні з глибинних її шарів.

Як зазначено вище, глибинні шари морської води мають постійну температуру близько 2 ^{o C,} і після надходження її по трубопроводу в лоток вона охолоджує знаходяться в її середовищі теплочутливі приводи, зменшує довжину термобиметаллический пружин до R ₁ і переміщує при цьому масивний обід в радіальному напрямку. При подальшому обертанні ротора пружини переміщаються в зону нагріву над поверхнею води, що призводить до подовження термобиметаллический пружин до величини R ₂ і відповідного радіальному переміщенню обода 4. Зміна температури нагріву пружин відбувається протягом певного часу, тому при обертанні ротора нагріті (подовжені) і охолоджені (мають меншу довжину) пружини при обертанні ротора призводить обід в ексцентричне положення уздовж горизонталі Б-Б. Цьому сприяє і теплоізоляційне покриття (наприклад, шаром гуми) термобиметаллический пружин, що уповільнює зміну їх температури в зонах нагріву і охолодження.

Цей процес графічно показаний на фіг. 4, де умовно прийнятий рівень температури 1 ^o в зоні охолодження (сектори I і II по ходу обертання ротора) і 3 ^o -в зоні нагріву (відповідно сектори III і IV). При цьому термобиметаллический пружина приймає в зазначених межах температуру навколишнього середовища за час переміщення в секторах I і III (що показано на фіг. 4) або в межах зон нагріву і охолодження (тобто за час руху в середовищі повітря або води).

Як випливає з показників, наведених на схемі фіг. 4, в першому випадку середня температура нагріву термобиметаллический пружин в секторі I складе 2 ^o, секторі II-1 ^o, секторі III-2 ^o і секторі IV-3 ^o. Отже, середній показник нагріву пружин праворуч від вертикалі В-В, що проходить через вісь Про ротора, буде більше (близько 3 ^o з урахуванням величини секторів IV і I), ніж зліва від цієї вертикалі (менше 2 ^o). Відповідно і довжина пружин 1 праворуч від вертикалі В-В буде більше, ніж зліва від неї. При цьому обід 4 буде зміщений вправо від осі O ротора, і це його ексцентричне положення буде постійно автоматично підтримуватися при обертанні ротора. Внаслідок цього праворуч від вертикалі В-В буде знаходитися велика частина обода, і центр ваги цієї здебільшого обода буде перебувати на більшій відстані R ₂ від осі O порівнянні з видаленням R ₁ центра ваги меншої частини ротора зліва від вертикалі В-В (на фіг . 1 положення цих центрів тяжіння окремих частин ротора показано умовно безпосередньо на самому обіді).

Відповідно на праву частину ротора буде діяти велика сила тяжіння F ₂ в порівнянні з силою тяжіння F _1, яка взаємодіє на ліву частину обода. Зазначені сили F ₂ і F ₁ при відповідних плічках R ₂ і R ₁ щодо осі Про ротора приведуть до впливу на протилежні по горизонталі боку обода 4 і ротора в цілому моментів сил R ₂ F ₂ і R ₁ F _1, спрямованих в протилежні сторони. При цьому на ротор буде впливати крутний момент, рівний різниці зазначених моментів сил і спрямований в бік більшого з цих моментів (в даному випадку за годинниковою стрілкою), що призведе ротор в обертання в тому ж напрямку. З початком обертання ротора в зв'язку з ексцентричним положенням його обода відключається вказаний вище зовнішній привід обертального руху, що служив для приведення в дію описуваного пристрою, який в подальшому буде автономним джерелом екологічно чистої механічної енергії обертання.

В умовах помірного клімату даний пристрій може функціонувати в літню пору року, в умовах теплого клімату можливо цілорічне його використання. При цьому наявність постійного перепаду температур між повітрям і глибинними шарами води забезпечує роботу пристрою практично в режимі вічного двигуна, тобто дозволяє отримувати механічну енергію обертання постійно без витрат будь-яких паливно-енергетичних ресурсів та інших матеріальних засобів.

Описуваний спосіб отримання механічної енергії обертання може бути і застосований при використанні будь-яких нагрітих газів, наприклад, що відходять від різних видів топок, в поєднанні з охолоджувальною водою від будь-яких джерел. В цьому випадку отримання механічної енергії з використанням наведеного способу і здійснює його пристрою можливо в будь-який час року, в тому числі в зимових умовах.

При здійсненні даного способу отримання механічної енергії обертання використовується порівняно малий перепад температур теплоносія (повітря і морської води), що не дозволяє забезпечити більшу навантажувальну здатність у застосовуваного пристрою. У зв'язку з цим для отримання значної кількості енергії потрібно застосування пристроїв великих розмірів. Однак і за таких умов це є доцільним і економічно обґрунтованим, оскільки, згідно з наведеними вище даними, сучасний паливно-енергетичний комплекс поглинає найбільшу частину трудових ресурсів розвинених країн і є основним забруднювачем навколишнього середовища.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб отримання екологічно чистої механічної енергії обертання, при якому для механічних переміщень використовують теплове розширення тіл, виконаних у вигляді теплочутливих приводів, які встановлюють рівномірно уздовж окружності ротора і кожен з них з'єднують з вантажем, який переміщають в радіальних напрямках при зміні температури нагріву приводу , ротор встановлюють з можливістю вільного обертання навколо горизонтальної осі і розміщують його протилежні сторони в двох суміжних зонах нагріву і охолодження, одну з яких заповнюють газом, а іншу водою і при обертанні ротора забезпечують чергується проходження приводів через ці зони нагріву і охолодження, а саме обертання здійснюють за рахунок дії сил тяжіння при постійному односторонньому в горизонтальному напрямку ексцентричному положенні центру ваги ротора щодо осі обертання, що відрізняється тим, що в зоні нагріву використовують навколишній ротор тепле повітря, а зону охолодження заповнюють проточною холодною морською водою, яку подають з глибинних її шарів до поверхні за допомогою трубопроводу, з верхньої частини якого воду примусово відводять в зону охолодження і при цьому забезпечують підйом води по трубопроводу як по сполучених посудин за рахунок гідростатичного тиску з боку навколишнього води.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що воду з верхньої частини трубопроводу відводять в горизонтальному напрямку і використовують при цьому отримується при здійсненні способу механічну енергію обертання.

3. Пристрій для отримання екологічно чистої механічної енергії обертання, що містить суміжні зони нагріву і охолодження, одна з яких заповнена газом, а інша водою, встановлений на опорах з можливістю вільного обертання навколо горизонтальної осі частково занурений у воду ротор, на якому рівномірно по колу з розміщенням як в зоні нагріву, так і в зоні охолодження встановлені теплочутливі приводи, здатні при зміні температури при проходженні зон нагріву і охолодження змінювати свої розміри і / або форму і переміщати при цьому в радіальних напрямках пов'язаних з ними вантаж, що відрізняється тим, що зоною нагріву є навколишній верхню частину ротора тепле повітря, а зоною охолодження служить заповнена проточною холодною морською водою ємність, виконана у вигляді лотка, одна зі сторін якого відкрита в бік навколишнього верхнього шару морської води, а інша сторона повідомляється з верхньою частиною трубопроводу, нижня відкрита частина якого розміщена в глибинному шарі холодної морської води, ротор забезпечений радіальними лопатками, які виконані з можливістю переміщення води по лотку з верхньої частини трубопроводу в сторону відкритої частини лотка при обертанні ротора і забезпечення при цьому підйому води по трубопроводу, як по сполучених посудин за рахунок гідростатичного тиску з боку навколишнього води.

4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що теплочутливі приводи виконані у вигляді встановлених радіально пружин, кінці яких шарнірно пов'язані з втулкою ротора і з вантажем, який виконаний у вигляді масивного обіду ротора.

5. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що теплочутливі приводи мають теплоізоляційне покриття і / або виконані з матеріалу з малою теплопровідністю, що забезпечують уповільнення зміни температури їх нагріву при проходженні зон нагріву і охолодження.

Версія для друку
Дата публікації 05.04.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів