[go: up one dir, main page]

RU2772095C2 - Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums - Google Patents

Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums Download PDF

Info

Publication number
RU2772095C2
RU2772095C2 RU2016113276A RU2016113276A RU2772095C2 RU 2772095 C2 RU2772095 C2 RU 2772095C2 RU 2016113276 A RU2016113276 A RU 2016113276A RU 2016113276 A RU2016113276 A RU 2016113276A RU 2772095 C2 RU2772095 C2 RU 2772095C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
movable
energy
shaft
moving
Prior art date
Application number
RU2016113276A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016113276A (en
RU2016113276A3 (en
Inventor
Лоуренс БРАУН
Original Assignee
Лоуренс БРАУН
Filing date
Publication date
Application filed by Лоуренс БРАУН filed Critical Лоуренс БРАУН
Priority to RU2016113276A priority Critical patent/RU2772095C2/en
Publication of RU2016113276A publication Critical patent/RU2016113276A/en
Publication of RU2016113276A3 publication Critical patent/RU2016113276A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2772095C2 publication Critical patent/RU2772095C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to methods and systems for extracting energy from moving fluid mediums. The system for extracting kinetic energy from moving masses of fluid contains an encapsulating agent designed to encapsulate fluid included in the encapsulating agent, a movable baffle inside the encapsulating agent having multiple flaps, multiple rollers to guide the movable baffle, and a slowdown agent designed to reduce the velocity of the encapsulated fluid to zero velocity, transferring kinetic energy initially in the incoming fluid medium to the slowdown agent.
EFFECT: invention is aimed at maximizing energy extraction from moving fluid mediums.
16 cl, 16 dwg

Description

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

Устройства для извлечения энергии из масс перемещающихся или протекающих текучих сред по предшествующему уровню техники обычно используют погружение одной или более лопастей в перемещающуюся текучую среду. Лопасти соединены с вращающимся валом. Извлечение энергии в протекающей текучей среде пытаются оптимизировать посредством надлежащей конструкции и ориентации лопастей. Часть энергии, извлеченной посредством лопастей из перемещающейся текучей среды, подается посредством побуждения вала, соединенного с лопастями, вращаться с крутящим моментом, который обычно представляет собой некоторую долю энергии, содержащейся в перемещающейся текучей среде, но, тем не менее, достаточную для подачи некоторой энергии на нагрузку, соединенную с валом, такую как насос, генератор или. Примерами таких устройств для извлечения энергии по предшествующему уровню техники являются ветряные турбины, водяные турбины, паровые турбины, лопастные колеса и тому подобное.Prior art devices for extracting energy from masses of moving or flowing fluids typically use the immersion of one or more blades in the moving fluid. The blades are connected to a rotating shaft. The extraction of energy in the flowing fluid is attempted to be optimized through proper design and orientation of the blades. A portion of the energy extracted by the vanes from the moving fluid is supplied by causing the shaft connected to the vanes to rotate with a torque that is usually some fraction of the energy contained in the moving fluid, but still enough to deliver some energy. to a load connected to the shaft, such as a pump, generator or. Examples of such prior art energy recovery devices are wind turbines, water turbines, steam turbines, impellers, and the like.

Хотя такие устройства для извлечения по предшествующему уровню техники имеют долгую и успешную историю, они являются недостаточно эффективными в некоторых случаях, и недостаточно удобными в других. Например, общеизвестный закон Бетца, гласит, что ветряная турбина теоретически может извлекать только максимум 59% энергии ветра, попадающего на турбину. На практике, извлеченная энергии никогда не превышает 70-80% теоретического предела Бетца; таким образом, наилучшая энергия, которую можно ожидать от работающих ветряных турбин, составляет от 41 до 47% от имеющейся энергии. Ветряные турбины, подобно устройствам для извлечения солнечной энергии, являются периодическими, и большинство, в действительности, может извлекать энергию только, когда скорость ветра составляет от около 2,5 до 25 метров/секунду (м/с). Опытные специалисты в данной области - при требовании - подтверждают, что общая ожидаемая подача от всех теперь видимых таких устройств будет не больше, чем около 30% энергии, действительно доступной для извлечения из перемещающихся текучих сред, попадающих на них. Наиболее удручающее признание включает приливно-отливные морские движения, и мощность от "гидро" источников едва ли больше включается в "компетентные" проекты источников энергии.While such prior art extraction devices have a long and successful history, they are not efficient enough in some cases, and not convenient enough in others. For example, the well-known Betz law states that a wind turbine can theoretically extract only a maximum of 59% of the wind energy that enters the turbine. In practice, the extracted energy never exceeds 70-80% of the theoretical Betz limit; thus the best energy that can be expected from operating wind turbines is between 41 and 47% of the available energy. Wind turbines, like solar energy harvesters, are intermittent and most can actually only harvest power when the wind speed is between about 2.5 and 25 meters/second (m/s). Those of skill in the art - upon request - confirm that the total expected supply from all such devices now visible will be no more than about 30% of the energy actually available to be extracted from the moving fluids impinging on them. The most depressing recognition involves tidal sea movements, and power from "hydro" sources is hardly included in "competent" power source projects anymore.

Последние попытки для извлечения энергии из морей представляют собой различные "волновые машины"; каждая использует вертикальный подъем морской волны в качестве входа, иногда для непосредственного приведения в действие генератора, или для осуществления этого посредством различных форм гидравлических и пневматических устройств. Вследствие недостаточной эффективности каждого устройства, они часто объединяются в цепи или совокупность узлов, упакованных в один контейнер.Recent attempts to extract energy from the seas are various "wave machines"; each uses the vertical rise of a sea wave as an input, sometimes to drive a generator directly, or to do so by means of various forms of hydraulic and pneumatic devices. Due to the lack of efficiency of each device, they are often combined into chains or a collection of nodes packed in one container.

PR для всей области (существенный инструмент в привлечении инвестиций) стал чрезмерным, и истину очень трудно определить. Действительные результаты различных попыток настолько далеки от громко заявленных, что июньский выпуск 2010 "Популярной механики", в его превосходном обзоре ситуации с возобновляемыми источниками энергии, раскрывает "Миф №5 - Энергия приливов и отливов является недостижимой целью" на странице 74.PR for the entire area (an essential tool in attracting investment) has become excessive, and the truth is very difficult to determine. The actual results of the various attempts are so far from being loudly claimed that the June 2010 issue of Popular Mechanics, in its excellent overview of the renewable energy situation, reveals "Myth #5 - Tidal energy is an unattainable goal" on page 74.

Ни одна группа защитников окружающей среды все еще не осознала (с ужасом), на что были ли похожи наши побережья, если предпринять серьезное усилие для получения некоторых из наших энергетических потребностей от различных волновых устройств - и бесконечные буи и шарнирные цепи больших металлических коробов покрывали бы близлежащие моря. Шотландия объявила себя "Саудовской Аравией морской энергии", и похвальные усилия для классификации и поиска лучших решений в данной области предпринимаются там. Они перечисляют (через www.bwea.com/marine, примечание: "bwea" теперь известно как "RENEWABLESUK"), "три основных способа" для извлечения энергии из приливно-отливных или иных "течений", такие как "Турбины с поперечным потоком", "Совершающие возвратно-поступательные движения гидрокрылья" и "Осевые турбины". “Популярная механика” утверждает, что "совокупность осевых турбин (по меньшей мере 3), "работавшая более 9000 часов" в 2008 году, в Нью-Йоркском Ист-Ривер, "дала 70000 кВт*ч"; если это правильно, то каждая осевая турбина произвела, приблизительно, 70000/(3×9000)=2,6 кВт*ч... "Производительность" такой турбины показана в рекламе, также приведенной там, как 35 кВт. British Petroleum - теперь известная по другой наиболее злополучной причине - не так давно продвигала свои инициалы ВР, как "Beyond Petroleum"... Затем, возможно неудивительно, казалось, что расчетливые нефтяники отвергли, фактически отказываясь, надежду на то, что нечто другое, нежели чем горючие ископаемые, вероятно, может производить даже существенную часть мирового годового потребления электроэнергии 15406 тераватт часов...No environmentalist group has yet realized (with horror) what our coasts would be like if a serious effort was made to obtain some of our energy needs from various wave devices - and endless buoys and articulated chains of large metal boxes would cover nearby seas. Scotland has declared itself the "Saudi Arabia of Marine Energy" and a commendable effort to classify and find the best solutions in this area is being made there. They list (via www.bwea.com/marine, note: "bwea" is now known as "RENEWABLESUK"), "three main ways" to extract energy from tidal or other "currents", such as "Cross Flow Turbines ", "Reciprocating hydrofoils" and "Axial turbines". Popular Mechanics claims that "an array of axial turbines (at least 3) "working over 9,000 hours" in 2008, in the New York East River, "produced 70,000 kWh"; if this is correct, then each an axial turbine produced approximately 70,000/(3×9,000)=2.6 kWh... The "capacity" of such a turbine is shown in the advertisement, also given there as 35 kW British Petroleum - now known for another most unfortunate reason - not so long ago promoted its initials BP as "Beyond Petroleum" ... Then, perhaps not surprisingly, it seemed that the prudent oilmen rejected, in fact giving up, the hope that something other than fossil fuels could probably even produce a significant part of the world's annual electricity consumption of 15406 terawatt hours ...

(2004 г. Всемирная книга фактов ЦРУ) Пометка: 1 тераватт час = 1.000.000.000.000 ватт часов.(2004 CIA World Fact Book) Note: 1 terawatt hour = 1,000,000,000,000 watt hours.

Еще многие компетентные источники отражают доклад 1995 года в Управление по науке и технике Британской палаты общин (комитетом по морскому прогнозированию), который утверждает, что, если бы только 0,01% энергии морей добывалось, это равнялось бы 5 кратному размеру всей мировой потребности в энергии...Many more competent sources reflect a 1995 report to the Office of Science and Technology of the British House of Commons (Marine Forecasting Committee), which claims that if only 0.01% of the energy of the seas was extracted, this would equal 5 times the size of the entire world need for energy...

Перемещение масс текучих сред, особенно только в морях, может произвести всю энергию, которая нам нужна. Эта заявка надеется начать движение к извлечению значительно большего, более серьезного количества энергии из каждой установки, и, возможно, ускорить неизбежно приходящий вывод: "Да, мы можем! стать менее и менее зависимыми от горючих ископаемых, главным образом, начиная с этого момента...Moving masses of fluids, especially only in the seas, can produce all the energy we need. This application hopes to start a movement towards extracting significantly more, more serious amounts of energy from each installation, and perhaps hasten the inevitable conclusion: "Yes, we can! become less and less dependent on fossil fuels, mainly from now on. ..

ПРЕИМУЩЕСТВАBENEFITS

В качестве понимания величины разницы между настоящими "основными усилиями" и тем, что настоящая заявка пытается достигнуть:As an understanding of the magnitude of the difference between the present "basic efforts" and what the present application is trying to achieve:

Поперечное сечение совокупности 3 осевых турбин (таких как изображены в обзоре Популярной механики на стр.74), размещенных на общей треугольной раме, занимает приблизительно 50 футов ширины (3×15 футов ширины для каждой турбины), примерно на 30 футов высоты = прямоугольнику в 1500 квадратных футов, обращенному к потоку текучей среды. Объем потока, заданный прямоугольным поперечным сечением этого размера, и скорость потока 2,5 метра в секунду, с которыми изображенные турбины, очевидно, рассматривались, имеют содержание энергии приблизительно 1000 кВт. 3 турбины, занимающие его, если работают со 100% эффективностью без остановки, забирают только 3×35=105 кВт или около 1 десятой (10%)... В реальной жизни, вероятно, около 35-50 кВт для этих 3, или меньше одной двадцатой (5%), доступной от этой части потока текучей среды. Если эффективность нашего способа и систем, примененных здесь, поднимается только до 30%, мы получили бы порядок величины в несколько раз бόльший настоящего "основного способа", получая минимум 330 кВт или около этого. Когда мы построим действительные узлы и измерим и скорректируем наши результаты, искренне верится, что мы достигнем от 50 до 85% эффективности, таким образом получая от 500 кВт до 850 кВт из того же сегмента потока текучей среды, сейчас занятого совокупностью трех турбин, на которую делается ссылка как на один из настоящих "основных способов". Но, даже если наша эффективность будет только 30%, энергия, которую наши способ и системы могут получать из морей, заставляет их выглядеть уже не пренебрегаемым великаном в возобновляемых источниках энергии. И, в отличие от различных волновых машин, которые так загромождали бы наши берега и моря, что делает их размещение просто недопустимым, наши системы могут полностью погружаться, быть невидимыми с берега или моря, могут размещаться глубже, ниже навигационных путей; водонепроницаемые камеры для производства электроэнергии могут быть частью узлов, если требуется.The cross section of an assembly of 3 axial turbines (such as those depicted in the Popular Mechanics overview on page 74) placed on a common triangular frame is approximately 50 feet wide (3 x 15 feet wide for each turbine), by about 30 feet high = a rectangle in 1500 square feet facing fluid flow. The volume of flow given by a rectangular cross section of this size, and a flow rate of 2.5 meters per second, with which the depicted turbines were obviously considered, have an energy content of approximately 1000 kW. The 3 turbines occupying it, if running at 100% efficiency non-stop, only take 3x35=105 kW or about 1 tenth (10%)... In real life, probably about 35-50 kW for these 3, or less than one twentieth (5%) available from that portion of the fluid stream. If the efficiency of our method and systems applied here only rises to 30%, we would get an order of magnitude several times greater than the present "basic method", obtaining a minimum of 330 kW or so. When we build the actual nodes and measure and correct our results, it is sincerely believed that we will achieve 50 to 85% efficiency, thus getting 500 kW to 850 kW from the same fluid flow segment now occupied by a combination of three turbines, which reference is made to one of the present "basic methods". But, even if our efficiency is only 30%, the energy that our method and systems can get from the seas makes them look like a no longer neglected giant in renewable energy. And, unlike the various wave machines that would so clutter up our shores and seas as to make their placement simply unacceptable, our systems can be completely submerged, invisible from shore or sea, can be placed deeper, below navigational routes; waterproof chambers for power generation can be part of the assemblies if required.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НЕКОТОРЫХ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯSUMMARY OF SOME ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS

Настоящее изложение сущности изобретения не предназначено, чтобы устанавливать все основные особенности или существенные характеристики заявленного предмета изобретения, а также не предназначено для использования в качестве определения всего объема заявленного предмета изобретения.This summary is not intended to state all of the main features or essential characteristics of the claimed subject matter, nor is it intended to be used as a definition of the entire scope of the claimed subject matter.

Все варианты осуществления основаны на учениях Ньютона для передачи энергии и импульса (будь то от одной частицы, или их основных совокупностей - на другое тело массы): выбранная часть массы текучей среды, перемещающейся с ее природной заданной скоростью V, приводится к полной, или почти полной, остановке; "останавливающее" устройство получает, является получателем, полную кинетическую энергию - 1/2 m(V в квадрате) - первоначально содержащуюся в этой части протекающей текучей среды, и подает эту энергию либо непосредственно для полезного использования немедленно, либо хранит ее в стоке энергии для последующего использования.All embodiments are based on Newton's teachings for the transfer of energy and momentum (whether from one particle, or their basic combinations to another body of mass): a selected portion of the fluid mass moving at its natural given velocity V is brought to full, or almost complete, stop; the "stopping" device receives, is the recipient, the total kinetic energy - 1/2 m(V squared) - originally contained in that part of the flowing fluid, and supplies this energy either directly for useful use immediately, or stores it in an energy sink for subsequent use.

Часть протекающей текучей среды побуждается проходить через корпус (тоннель); Площадь поперечного сечения этого "тоннеля" (квадратные футы), и квадрат скорости протекающей текучей среды определяют порядок величины значения энергии, которая будет извлечена.Part of the flowing fluid medium is encouraged to pass through the housing (tunnel); The cross-sectional area of this "tunnel" (square feet) and the square of the speed of the flowing fluid determine an order of magnitude value of the energy to be extracted.

Препятствие несущественной массы (подвижная перегородка), функционирующее подобно плавающему элементу, закрывающее все поперечное сечение тоннеля и смонтированное на роликовой тележке свободно перемещающимся на по меньшей мере четырех подобных железнодорожному полотну рельсах - размещено на пути входящего потока текучей среды - и приводится в движение, подобно поршню в цилиндре, посредством потока входящей текучей среды.An obstruction of negligible mass (movable partition wall), functioning like a floating element, covering the entire cross section of the tunnel and mounted on a roller carriage freely moving on at least four railroad-like rails - placed in the path of the incoming fluid flow - and actuated like a piston in the cylinder, by means of the incoming fluid flow.

После приведения в движение препятствия с, или почти с, текущей скоростью протекающей текучей среды, препятствие замедляется до нулевой, или почти нулевой, скорости - побуждая весь объем текучей среды в тоннеле (или любом другом средстве инкапсуляции) позади него - также замедляться до нулевой, или почти нулевой, скорости - передавая всю свою, или почти всю, энергию, связанную со скоростью, на замедляющее средство.After setting the obstacle in motion at, or nearly at, the current speed of the flowing fluid, the obstacle slows down to zero, or nearly zero, speed - prompting the entire volume of fluid in the tunnel (or any other encapsulation means) behind it - to also slow down to zero, or almost zero, speed - transferring all, or almost all, energy associated with speed to the retarding agent.

Замедляющее средство может представлять собой практически любую эффективную систему, обеспечивающую то, что она высоко эффективно получает и передает все количество механической энергии, взятой от препятствия и массы текучей среды, захваченной в тоннеле (или другом инкапсулированном носителе) позади него, непосредственно к пользователю, или стоку энергии, из которого пользователь(и) затем ее забирает.The retarding means can be virtually any efficient system that ensures that it receives and transmits, in a highly efficient manner, the full amount of mechanical energy taken from the obstruction and the mass of fluid trapped in the tunnel (or other encapsulated vehicle) behind it, directly to the user, or an energy sink from which the user(s) then draws it.

Два из множества таких замедляющих средств изображены здесь: одно использует быстро изменяющееся передаточное отношение между препятствием и выходным маховиком; другое обеспечивает возможность остановки препятствия посредством обмена энергии со стоком для хранения потенциальной энергии, откуда пользователь(и) затем забирает ее.Two of many such retarding means are shown here: one uses a rapidly changing gear ratio between the obstacle and the output flywheel; the other provides the ability to stop the obstacle by exchanging energy with a drain to store potential energy, from where the user(s) then take it.

Эти и другие цели и особенности настоящего изобретения станут еще более очевидными из нижеследующего описания и прилагаемой формулы изобретения, или могут быть изучены посредством осуществления на практике изобретения, как изложено здесь в дальнейшем.These and other objects and features of the present invention will become even more apparent from the following description and the appended claims, or may be learned by practicing the invention as set forth hereinafter.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Для дополнительной ясности различных аспектов некоторых примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, более конкретное описание изобретения будет дано со ссылкой на его конкретные варианты осуществления, которые показаны на прилагаемых чертежах. Следует понимать, что на этих чертежах изображены только иллюстративные варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны рассматриваться ограничивающими его объем. Изобретение будет описываться и объясняться с дополнительной конкретикой и подробностями посредством использования прилагаемых чертежей, на которых:For additional clarity of various aspects of some exemplary embodiments of the present invention, a more specific description of the invention will be given with reference to its specific embodiments, which are shown in the accompanying drawings. It should be understood that these drawings depict only illustrative embodiments of the invention and, therefore, should not be construed as limiting its scope. The invention will be described and explained with additional specificity and detail through the use of the accompanying drawings, in which:

На Фиг.1 показан перемещающийся объем текучей среды;Figure 1 shows a moving volume of fluid;

Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую способ извлечения энергии из протекающей текучей среды;Fig. 2 is a block diagram showing a method for extracting energy from a flowing fluid;

На Фиг.3А показан вид сверху устройства для извлечения энергии;Fig. 3A is a plan view of the energy recovery device;

На Фиг.3В показан вид сбоку устройства для извлечения энергии согласно Фиг.3А;Fig. 3B is a side view of the energy extractor according to Fig. 3A;

На Фиг.4А показано перемещающееся препятствие с открытыми заслонками;Fig.4A shows a moving obstacle with open shutters;

На Фиг.4В показано перемещающееся препятствие с закрытыми заслонками;4B shows a moving obstacle with closed shutters;

На Фиг.5А показан вид с торца катушки;Fig. 5A shows an end view of the coil;

На Фиг.5В показан вид сбоку в продольном разрезе катушки;Fig. 5B shows a side view in longitudinal section of the coil;

На Фиг.6 показан вид с торца в поперечном разрезе узла вращательной муфты;Figure 6 shows an end view in cross section of the rotary coupling assembly;

На Фиг.7 показан предпочтительный в настоящее время вариант выполнения устройства для извлечения энергии, также называемый "ДВУХТАКТНЫМ ПРИВОДЯЩИМСЯ В ДЕЙСТВИЕ ПОСРЕДСТВОМ ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ТЕКУЧИХ СРЕД ДВИГАТЕЛЕМ";Fig. 7 shows a currently preferred embodiment of an energy recovery apparatus, also referred to as a "TWO-STROKE FLUID-POWERED ENGINE";

На Фиг.8 показан перспективный вид альтернативного устройства для извлечения энергии;Fig. 8 is a perspective view of an alternative energy recovery device;

На Фиг.9 показан пример устройства для хранения и извлечения энергии; иFig. 9 shows an example of an energy storage and retrieval device; and

Фиг.10 представляет собой блок-схему, показывающую пример способа работы устройства управления.10 is a flowchart showing an example of the operation method of the control device.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НЕКОТОРЫХ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF SOME ILLUSTRATIVE EMBODIMENTS

Теперь ссылка будет делаться на фигуры, на которых аналогичные конструкции будут даны с аналогичными ссылочными обозначениями. Следует понимать, что фигуры представляют собой диаграммные и схематичные изображения некоторых вариантов осуществления изобретения, и не являются ограничивающими настоящее изобретение, они также необязательно изображены в масштабе.Reference will now be made to the figures, in which similar constructions will be given with similar reference symbols. It should be understood that the figures are diagrammatic and schematic representations of some embodiments of the invention, and are not limiting of the present invention, they are also not necessarily drawn to scale.

На Фиг.1 показан перемещающийся объем текучей среды 100. В по меньшей мере одном применении, текучая среда представляет собой любое вещество, которое непрерывно деформируется или протекает под действием прикладываемой силы. Текучие среды представляют собой разновидность фаз материала и включают жидкости, газы, плазмы и, в некоторой степени, пластичные твердые вещества. В частности, текучие среды показывают такие свойства, как не сопротивление деформации, или сопротивление ей только незначительно (вязкость), и способность протекать (также описывается как способность принимать форму емкости). Примеры текучих сред включают жидкости, такие как вода, и газы, такие как воздух.1 shows a moving volume of fluid 100. In at least one application, a fluid is any substance that continuously deforms or flows under an applied force. Fluids are a variety of material phases and include liquids, gases, plasmas and, to some extent, plastic solids. In particular, fluids show properties such as no or only slight resistance to deformation (viscosity), and the ability to flow (also described as the ability to take the form of a container). Examples of fluids include liquids such as water and gases such as air.

Специалисту в данной области должно быть понятно, что текучая среда 100 имеет массу (М). Дополнительно, так как текучая среда 100 движется, текучая среда будет иметь скорость (V) и связанную кинетическую энергию (КЕ), которую можно вычислить как КЕ=1/2*M*V2. Кроме того, текучая среда содержит другую энергию; вместе энергия текучей среды 100, которая может извлекаться, представляет собой механическую энергию текучей среды 100. Специалисту в данной области также должно быть ясно, что скорость текучей среды 100 будет отличаться от скорости отдельных частиц в текучей среде 100. То есть, отдельные частицы будут иметь скорость, которая может быть другой, нежели чем скорость текучей среды 100.One skilled in the art will understand that fluid 100 has a mass (M). Additionally, as fluid 100 moves, the fluid will have a velocity (V) and an associated kinetic energy (KE), which can be calculated as KE=1/2*M*V 2 . In addition, the fluid contains other energy; together, the energy of fluid 100 that can be extracted is the mechanical energy of fluid 100. It should also be clear to one skilled in the art that the speed of fluid 100 will be different from the speed of individual particles in fluid 100. That is, individual particles will have speed, which may be other than the speed of the fluid 100.

В по меньшей мере одном применении, текучая среда 100 может быть инкапсулированной. В частности, текучая среда 100 может быть частью бόльшего потока текучей среды, который был ограничен некоторым образом для извлечения энергии. Например, больший поток текучей среды может включать ветер, поток речной воды, океанические течения, приливы и отливы, сточные воды или любой другой поток текучей среды. Ограничение части большего потока текучей среды может обеспечивать возможность более предсказуемого извлечения энергии.In at least one application, fluid 100 may be encapsulated. In particular, fluid 100 may be part of a larger fluid flow that has been restricted in some way to extract energy. For example, the larger fluid flow may include wind, river water flow, ocean currents, tides, sewage, or any other fluid flow. Restricting a portion of the larger fluid flow may allow more predictable energy recovery.

На Фиг.1 показано, что текучая среда 100 может быть инкапсулирована в тоннеле 105. Однако, специалисту в данной области должно быть ясно, что текучая среда 100 может быть инкапсулирована любым наиболее удобным образом. Например, текучая среда 100 может быть инкапсулирована со всех или большинства сторон, например, в тоннеле 105. Дополнительно или в качестве альтернативы, текучая среда 100 может быть инкапсулирована совокупностью поверхностей, которая предназначена для замедления потока текучей среды 100 или иного удерживания текучей среды 100 некоторым образом.Figure 1 shows that the fluid 100 can be encapsulated in the tunnel 105. However, a person skilled in the art should be clear that the fluid 100 can be encapsulated in any most convenient way. For example, fluid 100 may be encapsulated on all or most sides, such as in tunnel 105. Additionally or alternatively, fluid 100 may be encapsulated by a collection of surfaces that is designed to slow down the flow of fluid 100 or otherwise contain fluid 100 to some manner.

На Фиг.1 также показано, что текучая среда 100 может направляться на подвижное препятствие 110. В по меньшей мере одном применении, контакт между текучей средой 100 и подвижным препятствием 110 может смещать подвижное препятствие 110 вдоль тоннеля 105 между входом 115 и выходом 120. Так как подвижное препятствие 110 смещается от входа 115 к выходу 120, текучая среда 100 передает механическую энергию подвижному препятствию 110.FIG. 1 also shows that fluid 100 may be directed toward movable obstruction 110. In at least one application, contact between fluid 100 and movable obstruction 110 may displace movable obstruction 110 along tunnel 105 between inlet 115 and exit 120. Thus as movable obstruction 110 moves from inlet 115 to exit 120, fluid 100 transfers mechanical energy to movable obstruction 110.

На Фиг.1 дополнительно показано, что механическая энергия подвижного препятствия 110 и механическая энергия текучей среды 100 позади подвижного препятствия 110 может извлекаться в механическую энергию посредством изменяющегося соединения 125. В по меньшей мере одном применении, механическая энергия, хранящаяся в изменяющемся соединении 125, может включать в себя вращательную энергию.Figure 1 further shows that the mechanical energy of the movable obstacle 110 and the mechanical energy of the fluid 100 behind the movable obstacle 110 can be extracted into mechanical energy through the variable connection 125. In at least one application, the mechanical energy stored in the variable connection 125 can include rotational energy.

В по меньшей мере одном применении, изменяющееся соединение 125 слабо действует на подвижное препятствие 110 (обеспечивает относительно небольшую нагрузку) сначала, обеспечивая возможность прохождения текучей среды 100 в тоннель 105 со скоростью, равной или почти равной скорости, которую она имела бы, если бы тоннель 105 и подвижное препятствие 110 отсутствовали. Когда подвижное препятствие 110 ускоряется посредством втекающей текучей среды, оно перемещается вправо по направлению к выходу 120, и изменяющееся соединение 125 увеличивает свою нагрузку или действует сильнее на подвижное препятствие 110 и замедляет или нагружает движение подвижного препятствия 110 и текучей среды 100 увеличивающимся образом. В заключение, это приводит к остановке перемещения подвижного препятствия 110 и текучей среды 100, ограниченной сзади, как описано ниже.In at least one application, the variable connection 125 has little effect on the movable obstruction 110 (provides a relatively small load) at first, allowing the fluid 100 to pass into the tunnel 105 at a speed equal to or nearly equal to the speed it would have if the tunnel 105 and movable obstacle 110 were absent. When the movable obstruction 110 is accelerated by the influent fluid, it moves to the right towards the exit 120 and the changing joint 125 increases its load or acts harder on the movable obstruction 110 and slows or loads the movement of the movable obstruction 110 and fluid 100 in an increasing manner. Finally, this results in stopping the movement of the movable obstacle 110 and the fluid 100 bounded behind, as described below.

В по меньшей мере одном применении, остановка движения текучей среды в тоннеле 105, передает механическую энергию, содержащуюся в объеме текучей среды 100, через соединение 125 на нагрузку 130. Если нагрузка 130 представляет собой маховик, механическая энергия от текучей среды 100 подается на маховик, и частота вращения маховика увеличивается. В по меньшей мере одном применении, больше чем одна нагрузка 130 может быть соединена с соединением 125. Другие нагрузки могут быть соединены в соединении 125, и окончательный результат увеличенной механической энергии может подаваться на нагрузку(и) 130.In at least one application, stopping fluid movement in tunnel 105 transfers the mechanical energy contained in fluid volume 100 through connection 125 to load 130. If load 130 is a flywheel, mechanical energy from fluid 100 is applied to the flywheel, and the flywheel speed increases. In at least one application, more than one load 130 may be coupled to connection 125. Other loads may be coupled to connection 125 and the resulting increased mechanical power may be applied to load(s) 130.

В по меньшей мере одном применении, нагрузка 130 может включать в себя генератор, соединенный с электросетью, насосом или другим потребителем энергии. Специалисту в данной области также должно быть понятно, что нагрузка 130 может включать в себя любое устройство, способное удерживать или использовать механическую энергию, передаваемую от текучей среды 100. Например, нагрузка 130 может включать в себя генераторы, насосы, резервуары потенциальной энергии и любое другое выполняющее полезную работу устройство.In at least one application, load 130 may include a generator coupled to an electrical grid, pump, or other power consumer. One of ordinary skill in the art would also appreciate that load 130 may include any device capable of holding or utilizing mechanical energy transmitted from fluid 100. For example, load 130 may include generators, pumps, potential energy reservoirs, and any other useful device.

Фиг.2 представляет собой блок-схему, показывающую способ 200 извлечения энергии из протекающей текучей среды. В по меньшей мере одном применении, протекающая текучая среда содержит механическую энергию, которая может извлекаться в электрическую энергию или иным образом использоваться для выполнения работы. Специалисту в данной области должно быть ясно, что перемещающаяся текучая среда может представлять собой перемещающуюся текучую среду 100 согласно Фиг.1; однако перемещающаяся текучая среда не ограничена на перемещающейся текучей среде 100 согласно Фиг.1.2 is a block diagram showing a method 200 for extracting energy from a flowing fluid. In at least one application, the flowing fluid contains mechanical energy that can be converted into electrical energy or otherwise used to perform work. One skilled in the art would appreciate that the moving fluid may be the moving fluid 100 of FIG. 1; however, the moving fluid is not limited to the moving fluid 100 of FIG.

На Фиг.2 показано, что способ 200 включает ограничение 205 текучей среды. В по меньшей мере одном применении, ограниченная текучая среда представляет собой первую часть протекающей текучей среды. В частности, ограниченная текучая среда может включать в себя любую часть протекающей текучей среды, которая используется для извлечения энергии. Например, ограничение 205 текучей среды может включать в себя размещение трубы или тоннеля в протекающую текучую среду. В частности, тоннели могут быть закрыты на их верхних частях, нижних частях и боковых сторонах, и открыты на их концах, таким образом, что текучая среда может протекать через них. Дополнительно или в качестве альтернативы, тоннели могут быть открытыми на одной или более боковых сторонах, если эти одна или более боковых сторон не требуются для направления перемещающейся текучей среды.Figure 2 shows that the method 200 includes a restriction 205 fluid. In at least one application, the restricted fluid is the first part of the flowing fluid. In particular, the restricted fluid may include any portion of the flowing fluid that is used to extract energy. For example, fluid restriction 205 may include placing a pipe or tunnel into a flowing fluid. In particular, the tunnels may be closed at their tops, bottoms and sides, and open at their ends, so that fluid can flow through them. Additionally or alternatively, the tunnels may be open on one or more sides if these one or more sides are not required to guide the moving fluid.

На Фиг.2 также показано, что способ 200 включает размещение 210 подвижного препятствия в ограниченную текучую среду. В по меньшей мере одном применении, подвижное препятствие включает в себя первую поверхность. В частности, первая поверхность может быть предназначена для оказания сопротивления протекающей текучей среде. То есть, первая поверхность может быть предназначена для обеспечения передачи энергии, посредством чего протекающая текучая среда начинает перемещать подвижное препятствие. В по меньшей мере одном применении, подвижное препятствие размещается на пути ограниченной текучей среды. В частности, ограниченная текучая среда побуждается сталкиваться с первой поверхностью подвижного препятствия. Такая конструкция может обеспечивать возможность передачи максимальной энергии, так как ограниченная текучая среда предохраняется от протекания вокруг подвижного препятствия.FIG. 2 also shows that method 200 includes placing 210 a movable obstacle in a confined fluid. In at least one application, the movable obstacle includes a first surface. In particular, the first surface may be designed to resist a flowing fluid. That is, the first surface may be designed to provide energy transfer, whereby the flowing fluid begins to move the movable obstacle. In at least one application, a movable obstacle is placed in the path of a restricted fluid. In particular, the confined fluid is induced to collide with the first surface of the movable obstacle. Such an arrangement may allow maximum energy transfer as the confined fluid is prevented from flowing around the movable obstruction.

На Фиг.2 дополнительно показано, что способ 200 включает открывание 215 первой поверхности для протекания ограниченной текучей среды. В по меньшей мере одном применении, открывание 215 первой поверхности для протекания ограниченной текучей среды может иметь место в первом положении. В частности, первое положение может находиться рядом с местом, где ограничивается текучая среда. Например, если текучая среда ограничена в тоннеле, то первое положение может находиться в или рядом с входной частью тоннеля.Figure 2 further shows that the method 200 includes opening 215 the first surface for the flow of a limited fluid. In at least one application, opening 215 of the first surface to flow of the restricted fluid may take place in the first position. In particular, the first position may be near the location where the fluid is restricted. For example, if fluid is restricted in a tunnel, then the first position may be at or near the entrance of the tunnel.

В по меньшей мере одном применении, открывание 215 первой поверхности для протекания ограниченной текучей среды включает закрывание одной или более заслонок. В частности, заслонки могут включать в себя оказывающие сопротивление давлению поверхность и край. Оказывающая сопротивление давлению поверхность может быть выполнена таким образом, чтобы находиться вровень с соседними заслонками для образования поверхности, которая является по существу непроницаемой для текучей среды. В противоположность, край выполнен таким образом, чтобы оказывать минимальное сопротивление текучей среде. Заслонка может располагаться таким образом, чтобы увеличивать или уменьшать сопротивление ограниченной текучей среде, если требуется.In at least one application, opening 215 the first surface to the restricted fluid flow includes closing one or more dampers. In particular, the shutters may include a pressure-resistant surface and edge. The pressure-resisting surface may be configured to be flush with adjacent dams to form a surface that is substantially fluid-tight. In contrast, the edge is designed to offer minimal fluid resistance. The shutter may be positioned to increase or decrease the resistance to the restricted fluid, as desired.

В по меньшей мере одном применении, первая ограниченная текучая среда перемещает подвижное препятствие. В частности, первая ограниченная текучая среда увеличивает скорость подвижного препятствия. Если первое подвижное препятствие остается в ограниченной текучей среде достаточно долго, первое подвижное препятствие достигает скорости, или почти скорости, протекающей текучей среды. То есть, ограниченная текучая среда протекает беспрепятственно или почти беспрепятственно позади подвижного препятствия.In at least one application, the first restricted fluid moves the movable obstacle. In particular, the first confined fluid increases the speed of the movable obstacle. If the first movable obstruction remains in the confined fluid long enough, the first movable obstruction reaches the speed, or nearly the speed, of the flowing fluid. That is, the confined fluid flows unhindered or nearly unhindered behind the movable obstruction.

На Фиг.2 также показано, что способ 200 может включать замедление 220 подвижного препятствия. В по меньшей мере одном применении, подвижное препятствие замедляется до нулевой или почти нулевой скорости во втором положении. Замедление подвижного препятствия передает механическую энергию от подвижного препятствия и ограниченной текучей среды на замедляющий механизм. Переданная энергия затем может преобразовываться в электрическую энергию или в энергию в других используемых формах.Figure 2 also shows that the method 200 may include deceleration 220 of the movable obstacle. In at least one application, the movable obstacle decelerates to zero or near zero speed in the second position. The deceleration of the movable obstacle transfers the mechanical energy from the movable obstacle and the limited fluid to the deceleration mechanism. The transferred energy can then be converted into electrical energy or energy in other usable forms.

В по меньшей мере одном применении, способ 200 может дополнительно включать размещение второго подвижного препятствия в протекающую текучую среду. В частности, первое подвижное препятствие и второе подвижное препятствие могут быть выполнены таким образом, чтобы возвратно-поступательно перемещаться вместе с или против потока текучей среды. Например, первое подвижное препятствие перемещается по направлению к первому положению, при этом второе подвижное препятствие перемещается по направлению ко второму положению и наоборот.In at least one application, method 200 may further include placing a second movable obstruction in the flowing fluid. In particular, the first movable obstruction and the second movable obstruction may be configured to reciprocate with or against the fluid flow. For example, the first movable obstacle moves towards the first position while the second movable obstacle moves towards the second position and vice versa.

Специалисту в данной области должно быть понятно, что для этого и других процессов и способов, раскрытых здесь, функции, выполняемые в процессах и способах, могут осуществляться в разном порядке. Более того, отмеченные этапы и операции обеспечены только в качестве примеров, и некоторые из этапов и операций могут быть необязательными, объединенными в меньшее количество этапов и операций, или расширены в дополнительные этапы и операции, не отступая от сущности раскрытых вариантов осуществления.One skilled in the art will appreciate that for this and other processes and methods disclosed herein, the functions performed in the processes and methods may be performed in a different order. Moreover, the noted steps and steps are provided as examples only, and some of the steps and steps may be optional, combined into fewer steps and steps, or expanded into additional steps and steps without departing from the gist of the disclosed embodiments.

На Фиг.3А и 3В показано устройство 300 для извлечения энергии. На Фиг.3А показан вид сверху устройства 300 для извлечения энергии; и на Фиг.3В показан вид сбоку устройства 300 для извлечения энергии. В по меньшей мере одном применении, устройство 300 для извлечения энергии может использоваться для извлечения энергии из перемещающейся текучей среды. Специалисту в данной области должно быть понятно, что перемещающаяся текучая среда может представлять собой перемещающуюся текучую среду 100 согласно Фиг.1; однако перемещающаяся текучая среда не ограничена на перемещающейся текучей среде 100 согласно Фиг.1.3A and 3B show a device 300 for extracting energy. Fig. 3A shows a top view of the device 300 for extracting energy; and FIG. 3B is a side view of the energy extractor 300. In at least one application, the energy extraction device 300 may be used to extract energy from a moving fluid. A person skilled in the art should be clear that the moving fluid may be a moving fluid 100 according to Fig.1; however, the moving fluid is not limited to the moving fluid 100 of FIG.

На Фиг. 3A и 3B показано, что устройство 300 для извлечения энергии может включать в себя два тоннеля 305а и 305b (вместе "тоннели 305"). В частности, тоннели 305 могут быть закрыты на их верхних частях, нижних частях и боковых сторонах, и открыты на их концах, таким образом, что текучая среда может протекать через них. Дополнительно или в качестве альтернативы, тоннели 305 могут быть открытыми на одной или более боковых сторонах, если эти одна или более боковых сторон не требуются для направления перемещающейся текучей среды. Тоннели 305 могут располагаться рядом друг с другом, как показано на Фиг. 3А и 3В, или один может размещаться над другим.On FIG. 3A and 3B show that the energy extraction device 300 may include two tunnels 305a and 305b (collectively, "tunnels 305"). In particular, the tunnels 305 may be closed at their tops, bottoms, and sides, and open at their ends, so that fluid can flow through them. Additionally or alternatively, the tunnels 305 may be open on one or more sides if those one or more sides are not required to guide the moving fluid. Tunnels 305 may be adjacent to each other, as shown in FIG. 3A and 3B, or one may be placed above the other.

На Фиг. 3А и 3В показано, что устройство 300 для извлечения энергии может включать в себя два подвижных препятствия 310а и 310b (вместе "подвижные препятствия 310"), которые выполнены таким образом, чтобы возвратно-поступательно перемещаться вместе с и против потока текучей среды в тоннелях 305. В частности, подвижное препятствие 310b перемещается по направлению к входу тоннеля 305b, при этом подвижное препятствие 310а перемещается к выходу тоннеля 305а и наоборот.On FIG. 3A and 3B show that the energy extraction device 300 may include two movable obstacles 310a and 310b (collectively "movable obstacles 310") that are configured to reciprocate with and against fluid flow in the tunnels 305. In particular, the movable obstacle 310b moves towards the entrance of the tunnel 305b, while the movable obstacle 310a moves towards the exit of the tunnel 305a and vice versa.

На Фиг.3А и 3В показано, что подвижные препятствия 310 могут поддерживаться в их соответствующих тоннелях 305 посредством множества роликов 315. В частности, ролики 315 могут удерживать подвижные препятствия 310 в тоннелях 305 и могут обеспечивать возможность перемещения подвижных препятствий 310 в тоннелях 305 с минимальным сопротивлением. Специалисту в данной области должно быть ясно, что обеспечение возможности перемещения подвижных препятствий 310 с минимальным сопротивлением сохранит большее количество энергии для извлечения, как рассмотрено ниже.3A and 3B show that movable obstacles 310 can be supported in their respective tunnels 305 by a plurality of rollers 315. resistance. One skilled in the art should appreciate that allowing the moveable obstructions 310 to move with minimal resistance will save more energy to be extracted, as discussed below.

На Фиг.3A и 3B показано, что устройство 300 для извлечения энергии может включать в себя направляющий элемент 320, такой как петля цепи или провода, расположенный в пространстве между тоннелями 305. В по меньшей мере одном применении, направляющий элемент 320 проходит по длине тоннелей 305 и поддерживается парой вращающихся звездочек 325, которые располагаются на концах тоннелей 305. В частности, звездочки 325 могут поддерживать направляющий элемент 320 туго натянутым. Дополнительно или в качестве альтернативы, звездочки 325 могут обеспечивать возможность легкого перемещения направляющего элемента 320, при необходимости.3A and 3B show that the energy extraction device 300 may include a guide element 320, such as a loop of chain or wire, located in the space between the tunnels 305. In at least one application, the guide element 320 extends along the length of the tunnels. 305 and is supported by a pair of rotating sprockets 325 that are located at the ends of the tunnels 305. In particular, the sprockets 325 can keep the guide member 320 taut. Additionally or alternatively, the sprockets 325 may allow the guide member 320 to be easily moved as needed.

На Фиг.3А и 3В показано, что подвижные препятствия 310 могут дополнительно включать в себя пальцы 330а и 330b (вместе "пальцы 330"), которые проходят по направлению к пространству между тоннелями 305 через пазы 335а и 335b (вместе "пазы 335") и находятся в контакте с направляющим элементом 320. В по меньшей мере одном применении, пальцы 330 и направляющий элемент 320 работают вместе для обеспечения того, что подвижные препятствия 310 возвратно-поступательно перемещаются относительно друг друга. В частности, движение подвижных препятствий 310 синхронизируется посредством направляющего элемента 320. Палец 330а вставляется в или соединяется с нижним участком направляющего элемента 320. Палец 330b вставляется в или соединяется с верхним участком направляющего элемента 320. Таким образом, когда подвижное препятствие 310а перемещается по направлению к выходу тоннеля 305а, нижний участок направляющего элемента 320 также перемещается по направлению к выходу; и, когда подвижное препятствие 310b перемещается по направлению к входу тоннеля 305b, верхний участок направляющего элемента 320 также перемещается по направлению к входу. Таким образом, подвижные препятствия 310 сдерживаются так, что перемещаться в противоположных направлениях, побуждаясь направляющим элементом 320.3A and 3B show that movable obstacles 310 may further include pins 330a and 330b (collectively "pins 330") that extend towards the space between tunnels 305 through slots 335a and 335b (collectively "slots 335"). and are in contact with guide 320. In at least one application, pins 330 and guide 320 work together to ensure that movable obstacles 310 reciprocate relative to each other. In particular, the movement of the movable obstacles 310 is synchronized by the guide 320. The pin 330a is inserted into or connected to the lower portion of the guide 320. The pin 330b is inserted into or connected to the upper portion of the guide 320. Thus, when the movable obstacle 310a moves towards tunnel exit 305a, the lower section of the guide element 320 also moves towards the exit; and, when the movable obstacle 310b moves towards the entrance of the tunnel 305b, the upper portion of the guide member 320 also moves towards the entrance. Thus, the movable obstacles 310 are constrained to move in opposite directions by being urged on by the guiding member 320.

На Фиг. 3A и 3B показано, что устройство 300 для извлечения энергии может включать в себя вал 340, расположенный снаружи тоннелей 305. В частности, вал 340 может располагаться рядом с входом тоннелей 305 и может проходить через оба тоннеля 305. В по меньшей мере одном применении, вал 340 поддерживается посредством подшипников 345, прикрепленных к жестким поддерживающим элементам, таким как внешние стенки тоннелей 305. На Фиг.3A и 3B показано, что вал 340 может быть соединен с устройством 350 для извлечения и хранения энергии. Устройство 350 для извлечения и хранения энергии предназначено для извлечения энергии, когда вал 340 вращается, как рассмотрено ниже.On FIG. 3A and 3B show that the device 300 for extracting energy may include a shaft 340 located outside the tunnels 305. In particular, the shaft 340 may be located near the entrance of the tunnels 305 and may pass through both tunnels 305. In at least one application, shaft 340 is supported by bearings 345 attached to rigid support members such as the outer walls of tunnels 305. Figures 3A and 3B show that shaft 340 may be coupled to an energy extraction and storage device 350. The energy extraction and storage device 350 is designed to extract energy when the shaft 340 rotates, as discussed below.

На Фиг.3A и 3B показано, что подвижные препятствия 310а и 310b могут содержать множество подвижных заслонок 355а и 355b (вместе "заслонки 355"). В по меньшей мере одном применении, заслонки 355 являются подвижными между закрытым и открытым положениями. В частности, когда подвижные препятствия 310 перемещаются дальше по ходу вместе с потоком текучей среды, заслонки 355 закрываются, а, когда подвижные препятствия 310 перемещаются ближе по ходу в потоке текучей среды, заслонки 355 открываются. Например, заслонки 355 могут включать в себя оказывающие сопротивление давлению поверхность и край. Оказывающая сопротивление давлению поверхность может быть выполнена таким образом, чтобы находиться вровень с соседними заслонками для образования поверхности, которая является по существу непроницаемой для текучей среды. В противоположность, край выполнен таким образом, чтобы оказывать минимальное сопротивление текучей среде.3A and 3B show that the movable obstacles 310a and 310b may comprise a plurality of movable shutters 355a and 355b (collectively, "shutters 355"). In at least one application, the shutters 355 are movable between closed and open positions. In particular, when the movable obstacles 310 move upstream with the fluid flow, the shutters 355 close, and when the movable obstacles 310 move upstream in the fluid flow, the shutters 355 open. For example, shutters 355 may include a pressure-resistant surface and edge. The pressure-resisting surface may be configured to be flush with adjacent dams to form a surface that is substantially fluid impermeable. In contrast, the edge is designed to offer minimal fluid resistance.

На Фиг.3А и 3В показано, что тоннели 305 могут включать в себя ограничители 360а и 360b (вместе "ограничители 360") на входах тоннелей 305а и 305b, соответственно, и ограничители 365а и 365b (вместе "ограничители 365") на выходах тоннелей 305а и 305b, соответственно. В по меньшей мере одном применении, ограничители 360 и ограничители 365 располагаются поперек нижнего участка входа и выхода тоннелей 305. Когда подвижные препятствия 310а и 310b достигают конца их перемещения на выходе тоннелей 305, нажимные стержни 370а и 370b (вместе "нажимные стержни 370"), соответственно, упираются в ограничитель 365, заставляя заслонки 355а и 355b открываться, как рассмотрено ниже. Когда подвижные препятствия 310 достигают конца их перемещения на входе тоннелей 305, нажимные стержни 370 упираются в ограничитель 360, заставляя заслонки 355 закрываться, как рассмотрено ниже.3A and 3B show that the tunnels 305 may include stops 360a and 360b (collectively "the stops 360") at the entrances of the tunnels 305a and 305b, respectively, and the stops 365a and 365b (collectively "the stops 365") at the exits of the tunnels. 305a and 305b, respectively. In at least one application, stops 360 and stops 365 are positioned across the bottom portion of the entrance and exit of tunnels 305. When movable obstacles 310a and 310b reach their end of travel at the exit of tunnels 305, push rods 370a and 370b (collectively "push rods 370") respectively abut stopper 365 causing shutters 355a and 355b to open, as discussed below. When the movable obstacles 310 reach their end of travel at the entrance of the tunnels 305, the push rods 370 abut against the stop 360, causing the shutters 355 to close, as discussed below.

На Фиг.3А и 3В показано, что устройство 300 для извлечения энергии может включать в себя тросы 375а и 375b (вместе "тросы 375"), прикрепленные к валу 340 в месте, рядом с коническими катушками 380а и 380b (вместе "катушки 380"), которые соединены с валом 340. Тросы 375а и 375b также прикреплены к подвижным препятствиям 310а и 310b, соответственно, используя скобы 385а и 385b (вместе "скобы 385"), соответственно. В по меньшей мере одном применении, поверхности катушек 380 могут быть выполнены со спиральной канавкой для направления тросов 375 и предотвращения проскальзывания, когда тросы 375 заново наматываются на катушки 380.3A and 3B show that the energy extraction device 300 may include cables 375a and 375b (collectively "cables 375") attached to shaft 340 at a location adjacent to conical coils 380a and 380b (collectively "coils 380" ) that are connected to shaft 340. Cables 375a and 375b are also attached to movable obstacles 310a and 310b, respectively, using cleats 385a and 385b (together "brackets 385"), respectively. In at least one application, the surfaces of the spools 380 may be provided with a helical groove to guide the cables 375 and prevent slippage when the cables 375 are rewound on the spools 380.

Специалисту в данной области должно быть понятно, что тросы 375, устройство 350 для извлечения и хранения энергии, вал 340 и катушки 380 могут образовывать изменяющееся соединение 125 и нагрузку 130 согласно Фиг.1; однако изменяющееся соединение 125 и нагрузка 130 согласно Фиг.1 не ограничены на тросах 375, устройстве 350 для извлечения и хранения энергии, вале 340 и катушках 380.One of ordinary skill in the art will appreciate that cables 375, energy extraction and storage device 350, shaft 340, and coils 380 may form a variable connection 125 and load 130 of FIG. 1; however, the variable connection 125 and load 130 of FIG. 1 are not limited to the cables 375, the energy extraction and storage device 350, the shaft 340, and the coils 380.

В по меньшей мере одном применении, когда либо трос 375а, либо трос 375b тянется с первой скоростью, эффективный диаметр прикрепленной катушки 380 уменьшается, тем самым увеличивая вращение вала 340 с постепенно увеличивающейся скоростью относительно первой скорости. Когда текучая среда проходит в тоннели 305, она будет перемещаться с начальной скоростью V1. Когда текучая среда сталкивается с подвижными препятствиями 310, скорость уменьшается до меньшей скорости V2. Уменьшение скорости текучей среды представляет собой уменьшение механической энергии текучей среды. Так как энергия сохраняется, это уменьшение механической энергии текучей среды передается через тросы 375 на вал 340, тем самым увеличивая механическую энергию в вале 340. Например, если устройство 350 для извлечения и хранения энергии содержит маховик, вращательная скорость маховика, т.е. его механическая энергия, увеличивается на величину, равную уменьшению механической энергии, испытываемому замедляющейся текучей средой и подвижным препятствием 310.In at least one application, when either cable 375a or cable 375b is pulled at the first speed, the effective diameter of the attached spool 380 decreases, thereby increasing the rotation of the shaft 340 at an incremental speed relative to the first speed. When the fluid passes into the tunnels 305, it will move at the initial speed V1. When the fluid encounters moving obstacles 310, the speed is reduced to a slower speed V2. The decrease in fluid velocity is a decrease in the mechanical energy of the fluid. Since energy is stored, this reduction in the mechanical energy of the fluid is transferred through the cables 375 to the shaft 340, thereby increasing the mechanical energy in the shaft 340. its mechanical energy, increases by an amount equal to the decrease in mechanical energy experienced by the decelerating fluid and the movable obstacle 310.

В качестве примера, а не ограничения, будет описана работа устройства 300 для извлечения энергии. Наличие потока текучей среды побуждает подвижное препятствие 310а перемещаться по направлению к выходу (к верхней части на Фиг.3А; влево на Фиг.3В) тоннеля 305а посредством механической энергии протекающей текучей среды. Подвижное препятствие 310а оказывает растягивающее усилие на трос 375а, который активирует заблокированное состояние катушки 380а и побуждает вал 340 вращаться с все более увеличивающимися скоростями против нагрузки, накладываемой устройством 350 для извлечения и хранения энергии. Инерционное сопротивление такому быстрому увеличению вращения в устройстве 350 для извлечения и хранения энергии увеличивает "обратное натяжение" на подвижное препятствие 310а, замедляя его перемещение и, следовательно, поток воды через тоннель 305а; эта комбинация действий, замедление или даже остановка потока в тоннеле, при этом увеличивая усилие, вращающее вал 340, подает механическую энергию текучей среды на устройство 350 для извлечения и хранения энергии. Начальное движение подвижного препятствия 310а также замедляется, и механическая энергия, связанная с массой подвижного препятствия, также подается на устройство 350 для извлечения и хранения энергии.By way of example, and not limitation, the operation of the energy recovery device 300 will be described. The presence of the fluid flow causes the movable obstruction 310a to move towards the exit (towards the top in FIG. 3A; to the left in FIG. 3B) of the tunnel 305a by the mechanical energy of the flowing fluid. The movable obstacle 310a exerts a tensile force on the cable 375a, which activates the locked state of the coil 380a and causes the shaft 340 to rotate at ever increasing speeds against the load imposed by the energy extraction and storage device 350. The inertial resistance to this rapid increase in rotation in the energy extraction and storage device 350 increases the "reverse pull" on the movable obstacle 310a, slowing its movement and hence the flow of water through the tunnel 305a; this combination of actions, slowing or even stopping the flow in the tunnel while increasing the force that rotates the shaft 340, supplies fluid mechanical energy to the energy extraction and storage device 350. The initial motion of the movable obstacle 310a is also slowed down, and the mechanical energy associated with the mass of the movable obstacle is also supplied to the energy extraction and storage device 350.

Когда подвижное препятствие 310а перемещается по направлению к выходу тоннеля 305а, палец 330а побуждает направляющий элемент 320 вращаться. Когда направляющий элемент 320 вращается, он побуждает палец 330b, и тем самым подвижное препятствие 310b, перемещаться по направлению к входу тоннеля 305b. Когда подвижное препятствие 310b перемещается по направлению к входу тоннеля 305b, 380b вращается на вале 340, как описано ниже, вследствие чего трос 375b наматывается на катушку 380b.When the movable obstacle 310a moves towards the exit of the tunnel 305a, the pin 330a causes the guide member 320 to rotate. When the guide element 320 rotates, it causes the pin 330b, and thus the movable obstacle 310b, to move towards the entrance of the tunnel 305b. When the movable obstacle 310b moves towards the entrance of the tunnel 305b, 380b rotates on the shaft 340, as described below, whereby the cable 375b is wound on the coil 380b.

Когда подвижное препятствие 310а достигает ограничителя 365а, нажимные стержни 370а заставляют заслонки 355а на подвижном препятствии 310а открываться, как описано ниже. Одновременно, нажимные стержни 370b упираются в ограничитель 360b, тем самым закрывая заслонки 355b на подвижном препятствии 310b, как описано ниже. Поток теперь оказывает усилие на подвижное препятствие 310b, побуждая его перемещаться по направлению к выходу тоннеля 305b и поворачивая вал 340, тем самым подавая механическую энергию на устройство 350 для извлечения и хранения энергии. Этот цикл повторяется до бесконечности.When the movable obstacle 310a reaches the stop 365a, the push rods 370a cause the shutters 355a on the movable obstacle 310a to open, as described below. Simultaneously, the push rods 370b abut against the stopper 360b, thereby closing the shutters 355b on the movable obstruction 310b, as described below. The flow now exerts force on the movable obstruction 310b, causing it to move towards the exit of the tunnel 305b and turning the shaft 340, thereby supplying mechanical energy to the energy extraction and storage device 350. This cycle repeats ad infinitum.

Полная механическая энергия подвижного препятствия и текучей среды извлекается из них, когда они приводятся в полную остановку, как описано ниже, во взаимосвязи с извлечением и хранением энергии устройства 350 для извлечения и хранения энергии. Вращательная энергия сообщается устройству 350 для извлечения и хранения энергии посредством троса 375а, катушки 380а и вала 340, когда подвижное препятствие 310а замедляется, когда оно перемещается дальше по ходу. То же самое происходит с тросом 375b, конусом 380b и валом 340, когда подвижное препятствие 310b замедляется, когда оно перемещается дальше по ходу. Эти вращательные энергии извлекаются посредством устройства 350 для извлечения и хранения энергии во вращательную энергию для генераторов или тому подобного.The full mechanical energy of the movable obstacle and fluid is extracted from them when they are brought to a complete stop, as described below, in conjunction with the energy extraction and storage of the energy extraction and storage device 350. Rotational energy is imparted to the energy extraction and storage device 350 via cable 375a, spool 380a, and shaft 340 as movable obstacle 310a slows down as it travels further downstream. The same thing happens with cable 375b, cone 380b, and shaft 340 when movable obstacle 310b slows down as it travels further downstream. These rotational energies are extracted by the energy extraction and storage device 350 into rotational energy for generators or the like.

Когда подвижное препятствие с зарытыми заслонками перемещается в тоннеле, который может быть от нескольких футов до любой длины, считающейся наилучшей для заданной установки (со скоростью потока в качестве одного определяющего фактора длины тоннеля), вся текучая среда позади подвижного препятствия захватывается и перемещается с той же скоростью, как у подвижного препятствия. Таким образом, применяется общеизвестная зависимость между кинетической энергией, массой и скоростью, т.е., извлеченная кинетическая энергия равна 1/2 общей массы подвижного препятствия 310 и захваченной текучей среды, а также разницы между начальной, самой высокой скоростью текучей среды и подвижного препятствия 310 в квадрате, и конечной скоростью текучей среды и подвижного препятствия 310 в квадрате. Эта кинетическая энергия подается на устройство 350 для извлечения и хранения энергии, как описано ниже.When a movable obstruction with closed gates moves in a tunnel, which can be from a few feet to whatever length is considered best for a given installation (with flow rate as one determinant of tunnel length), all fluid behind the movable obstruction is captured and moved with the same speed, like a moving obstacle. Thus, the well-known relationship between kinetic energy, mass and speed is applied, i.e., the extracted kinetic energy is equal to 1/2 of the total mass of the movable obstacle 310 and the trapped fluid, as well as the difference between the initial, highest speed of the fluid and the movable obstacle 310 squared, and the final velocity of the fluid and the movable obstacle 310 squared. This kinetic energy is applied to the device 350 for extracting and storing energy, as described below.

Текучая среда, перемещающаяся через тоннели 305а или 305b от входа к выходу, когда заслонки 355а или 355b на любом подвижном препятствии 310а или 310b открыты, представляет собой тянущее воздействие на подвижные препятствия 310, когда они возвращаются обратно по направлению к валу 340. Это тянущее воздействие на возвращающееся обратно подвижное препятствие уменьшает общую эффективность устройства 300 для извлечения энергии. Это уменьшение производительности может быть исключено посредством обеспечения дополнительных заслонок 390а и 390b (вместе "заслонки 390") на входах в тоннели 305а и 305b, соответственно. Эти дополнительные заслонки 390 предохраняют протекание текучей среды на возвращающиеся обратно подвижные препятствия 310. Заслонки 390 могут приводиться в движение посредством двигателя и управляться посредством устройства 395а и 395b управления (вместе "устройства 395 управления"), или они могут быть соединены с теми же частями и активироваться сообща с заслонками 355.Fluid moving through tunnels 305a or 305b from inlet to outlet when shutters 355a or 355b on either movable obstruction 310a or 310b are open represents a pull on the movable obstructions 310 as they return back toward shaft 340. This is a pull. to the reversing movable obstacle reduces the overall efficiency of the energy recovery device 300. This decrease in productivity can be eliminated by providing additional dampers 390a and 390b (collectively "dampers 390") at the entrances to the tunnels 305a and 305b, respectively. These additional dampers 390 prevent fluid from flowing onto the reversing movable obstructions 310. The dampers 390 may be motor-driven and controlled by a control device 395a and 395b (collectively, "control device 395"), or they may be connected to the same parts and be activated together with dampers 355.

Узлы 390а и 390b заслонок работают следующим образом: когда подвижное препятствие 310а перемещается по направлению к входу в тоннель 305а, заслонки 355а на подвижном препятствии 310а открываются, а узел 390а заслонок закрывается, тем самым предотвращая какое-либо протекание текучей среды на подвижное препятствие 310а, когда оно возвращается обратно к входу тоннеля 305а. Когда подвижное препятствие 310а перемещается от входа тоннеля 305а, заслонки 355а на подвижном препятствии 310а закрываются, а узел 390а заслонок открывается, обеспечивая возможность прикладывания полного усилия потока текучей среды к подвижному препятствию 310а и прохода текучей среды в тоннель 305а. Закрывание входа в тоннель, когда подвижное препятствие 310а возвращается обратно к входу, останавливает протекание воды в тоннель и предотвращает бόльшую часть столкновения текучей среды с подвижным препятствием 310а. Заслонки 390b работают аналогичным образом для подвижного препятствия 310b в тоннеле 305b. Это действие может в действительности увеличить скорость протока в открытом тоннеле, увеличивая механическую энергию, доступную для извлечения.The shutter assemblies 390a and 390b operate as follows: when the movable obstacle 310a moves towards the tunnel entrance 305a, the shutters 355a on the movable obstacle 310a open and the shutter assembly 390a closes, thereby preventing any flow of fluid to the movable obstacle 310a, when it returns back to the tunnel entrance 305a. When the movable obstruction 310a moves away from the entrance of the tunnel 305a, the shutters 355a on the movable obstruction 310a close and the shutter assembly 390a opens, allowing the full force of the fluid flow to be applied to the movable obstruction 310a and the passage of the fluid into the tunnel 305a. Closing the tunnel entrance when the movable obstruction 310a returns back to the entrance stops the flow of water into the tunnel and prevents most of the fluid from colliding with the movable obstruction 310a. The shutters 390b operate in a similar manner for the movable obstruction 310b in the tunnel 305b. This action can actually increase the flow rate in an open tunnel, increasing the mechanical energy available for extraction.

На Фиг. 4А и 4В показано перемещающееся препятствие, такое как перемещающееся препятствие 310 согласно Фиг.3А и 3В. На Фиг.4А показано перемещающееся препятствие с открытыми заслонками 355; и на Фиг.4В показано перемещающееся препятствие 310 с закрытыми заслонками 355. В по меньшей мере одном применении, перемещающееся препятствие 310 может использоваться для передачи механической энергии от протекающей текучей среды, как описано ниже.On FIG. 4A and 4B show a moving obstacle, such as the moving obstacle 310 of FIGS. 3A and 3B. 4A shows a moving obstacle with shutters 355 open; and FIG. 4B shows moving obstacle 310 with shutters 355 closed. In at least one application, moving obstacle 310 can be used to transfer mechanical energy from a flowing fluid, as described below.

На Фиг.4A и 4B показано, что заслонки 355 соединены с возможностью вращения с пальцем 405. В по меньшей мере одном применении, пальцы 405 соединены с возможностью вращения со штангой 410. Когда штанга 410 находится в ее нижнем положении, пальцы 405 и заслонки 355 повернуты по часовой стрелке, размещая заслонки 355 в их "открытое" положение. Когда штанга 410 находится в ее верхнем положении, пальцы 405 и заслонки 355 повернуты против часовой стрелки, размещая заслонки 355 в их "закрытое" положение.4A and 4B show that the shutters 355 are rotatably coupled to the pin 405. In at least one application, the fingers 405 are rotatably coupled to the stem 410. When the stem 410 is in its lower position, the fingers 405 and the shutters 355 rotated clockwise placing the shutters 355 in their "open" position. When rod 410 is in its upper position, fingers 405 and shutters 355 are rotated counterclockwise, placing shutters 355 in their "closed" position.

Подвижные препятствия 310 дополнительно включают в себя подвижные узлы 370 нажимных стержней. Когда нажимные стержни 370 побуждаются перемещаться по направлению к подвижным препятствиям 310, штанга 410 побуждается перемещаться вниз, размещая заслонки 355 в их открытое положение. Когда нажимные стержни 370 побуждаются перемещаться по направлению к подвижным препятствиям 310, штанга 410 побуждается перемещаться вверх, размещая заслонки 355 в их закрытое положение. Когда заслонки 355 открыты, они обеспечивают минимальное сопротивление текучей среде, и она свободно протекает между ними. Когда заслонки 355 закрыты, они предотвращают протекание текучей среды между ними, и давление текучей среды на заслонках 355 стремится удерживать их в их закрытом положении.Movable obstacles 310 further include movable push rod assemblies 370. When the push rods 370 are urged to move towards the movable obstacles 310, the bar 410 is urged to move downward, placing the shutters 355 in their open position. When the push rods 370 are urged to move towards the movable obstacles 310, the bar 410 is urged to move upward, placing the shutters 355 in their closed position. When the flaps 355 are open, they provide minimal resistance to the fluid and it flows freely between them. When the flaps 355 are closed, they prevent fluid from flowing between them, and fluid pressure on the flaps 355 tends to keep them in their closed position.

На Фиг.5А и 5В показан увеличенный вид катушки 380. На Фиг.5А показан вид с торца катушки 380; и на Фиг.5В показан вид сбоку в продольном разрезе катушки 380. Специалисту в данной области должно быть понятно, что катушка 380 может обеспечивать изменяющееся соединение, такое как изменяющееся соединение 125 согласно Фиг.1; однако изменяющееся соединение 125 согласно Фиг.1 не ограничено на катушке 380.Figures 5A and 5B show an enlarged view of the coil 380. Figure 5A shows an end view of the coil 380; and FIG. 5B shows a longitudinal side view of coil 380. One skilled in the art will appreciate that coil 380 can provide a variable connection, such as variable connection 125 of FIG. 1; however, the variable connection 125 of FIG. 1 is not limited to coil 380.

На Фиг.5А и 5В показано, что катушка 380 может включать в себя внешнюю коническую секцию, которая вращается на вале 340. Цилиндрическая винтовая пружина 505 размещена в открытой области 510 в катушке 380. Пружина 505 окружает вал 340. На ее внутреннем конце, пружина 505 прикреплена к валу 340 посредством связывающего соединения 515, такого как сварка, винт, зажим, или тому подобное. Пружина 505 прикреплена к катушке 380 посредством аналогичного соединения 520. Таким образом, когда вал 340 вращается в катушке 380, пружина 505 наматывается более или менее плотно вокруг вала 340. Пружина 505 предварительно натягивается таким образом, что, когда нет относительного вращательного усилия, прикладывающегося к катушке 380 и валу 340, пружина 505 принимает исходное положение. Исходное положение может представлять собой либо плотно намотанное, либо сильно размотанное, в зависимости от предварительного натяжения пружины 505.5A and 5B show that coil 380 may include an outer conical section that rotates on shaft 340. Coil spring 505 is housed in open area 510 in coil 380. Spring 505 surrounds shaft 340. At its inner end, a spring 505 is attached to the shaft 340 by a binding connection 515, such as welding, screw, clamp, or the like. Spring 505 is attached to coil 380 by a similar connection 520. Thus, as shaft 340 rotates in coil 380, spring 505 is wound more or less tightly around shaft 340. Spring 505 is pretensioned such that when there is no relative rotational force applied to coil 380 and shaft 340, the spring 505 returns to its original position. The home position can be either tightly wound or heavily unwound, depending on the preload of the spring 505.

На Фиг.5А и 5В также показано, что катушка 380 может включать в себя узел 525 односторонней, вращательной муфты. Узел 525 муфты позволяет катушке 380 вращаться только в одном направлении на вале 340, как описано ниже. Пружина 505 ориентируется и предварительно натягивается таким образом, что, когда катушка 380 поворачивается определенное количество раз и затем отпускается, пружина 505 будет побуждать катушку 380 возвращаться обратно в ее начальное положение вращения относительно вала 340.FIGS. 5A and 5B also show that coil 380 may include a one-way, rotary clutch assembly 525. The clutch assembly 525 allows the coil 380 to rotate in only one direction on the shaft 340, as described below. Spring 505 is oriented and pretensioned such that when coil 380 is rotated a certain number of times and then released, spring 505 will cause coil 380 to return back to its initial position of rotation relative to shaft 340.

На Фиг.6 показан вид с торца в поперечном разрезе узла 525 вращательной муфты. В по меньшей мере одном применении, узел 525 вращательной муфты включен в катушку 380. Муфта 525 содержит внешнюю гильзу 605, внутренний вал 610, множество цилиндрических штифтов 615 и множество пружин 620 сжатия, которые побуждают штифты 615 перемещаться к гильзе 605. В некоторых конструкциях, штифты 615 заменяются шарами. Когда вал 610 вращается против часовой стрелки, гильза 605 с помощью трения побуждают штифты 615 перемещаться против пружин 620. Когда пружины 620 сжимаются, штифты 615 обеспечивают свободную посадку между валом 610 и гильзой 605, и вал 610 свободно вращается в гильзе 605. Когда вал 610 вращается по часовой стрелке, пружины 620 побуждают шары 615 перемещаться к гильзе 605, образуя клин, который блокирует вал 610 и гильзу 605 относительно друг друга, предотвращая какое-либо относительное вращение между указанными двумя элементами.Figure 6 shows an end view in cross section of the node 525 rotary coupling. In at least one application, a rotary clutch assembly 525 is included in a coil 380. The clutch 525 includes an outer sleeve 605, an inner shaft 610, a plurality of roll pins 615, and a plurality of compression springs 620 that cause the pins 615 to move toward the sleeve 605. In some designs, pins 615 are replaced by balls. As shaft 610 rotates counter-clockwise, sleeve 605 friction causes pins 615 to move against springs 620. When springs 620 are compressed, pins 615 provide a loose fit between shaft 610 and sleeve 605, and shaft 610 rotates freely in sleeve 605. When shaft 610 rotates clockwise, the springs 620 cause the balls 615 to move towards the sleeve 605, forming a wedge that blocks the shaft 610 and the sleeve 605 relative to each other, preventing any relative rotation between these two elements.

На Фиг.7 показан пример альтернативного устройства 700 для извлечения энергии. В по меньшей мере одном применении, устройство 300 для извлечения энергии может использоваться для извлечения энергии из перемещающейся текучей среды. Специалисту в данной области должно быть понятно, что перемещающаяся текучая среда может представлять собой перемещающуюся текучую среду 100 согласно Фиг.1; однако перемещающаяся текучая среда не ограничена на перемещающейся текучей среде 100 согласно Фиг.1.Figure 7 shows an example of an alternative device 700 for extracting energy. In at least one application, the energy extraction device 300 may be used to extract energy from a moving fluid. A person skilled in the art should be clear that the moving fluid may be a moving fluid 100 according to Fig.1; however, the moving fluid is not limited to the moving fluid 100 of FIG.

На Фиг.7 изображен предпочтительный в настоящее время вариант осуществления; на ней показано, что устройство 700 для извлечения энергии может включать в себя два или более соседних тоннелей 705а и 705b (вместе "тоннели 705"), размещенных в перемещающейся текучей среде. В частности, тоннели 705 могут быть закрыты на их верхних частях, нижних частях и боковых сторонах, и открыты на их концах, таким образом, что текучая среда может протекать через них. Дополнительно или в качестве альтернативы, тоннели 705 могут быть открытыми на одной или более боковых сторонах, если одна или более боковых сторон не требуются для направления перемещающейся текучей среды. Тоннели 705 могут располагаться рядом друг с другом, как показано на Фиг.7А и 7В, или один может размещаться над другим.Figure 7 shows the currently preferred embodiment; it shows that the device 700 for extracting energy may include two or more adjacent tunnels 705a and 705b (together "tunnels 705") placed in a moving fluid. In particular, the tunnels 705 may be closed at their tops, bottoms, and sides, and open at their ends, so that fluid can flow through them. Additionally or alternatively, the tunnels 705 may be open on one or more sides if one or more sides is not required to guide the moving fluid. Tunnels 705 may be located next to each other, as shown in Fig.7A and 7B, or one may be placed on top of the other.

На Фиг.7 также показано, что устройство 700 для извлечения энергии включает в себя рельсы 710а и 710b (вместе "рельсы 710"), размещенные в тоннелях 705а и 705b. В по меньшей мере одном применении, рельсы 710 являются по существу параллельными относительно потока текучей среды в тоннелях 705. В частности, тоннели 705 могут направлять поток текучей среды, и рельсы 710 могут быть выровнены с направлением потока текучей среды.Figure 7 also shows that the device 700 for extracting energy includes rails 710a and 710b (together "rails 710") placed in the tunnels 705a and 705b. In at least one application, rails 710 are substantially parallel to fluid flow in tunnels 705. In particular, tunnels 705 can direct fluid flow and rails 710 can be aligned with the direction of fluid flow.

На Фиг.7 дополнительно показано, что устройство 700 для извлечения энергии может включать в себя подвижные препятствия 715а и 715b (вместе "подвижные препятствия 715") в тоннелях 705а и 705b, соответственно. В по меньшей мере одном применении, подвижные препятствия 715 выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения вместе с и против потока в тоннелях 705. В частности, подвижное препятствие 715b перемещается по направлению к входу тоннеля 705b, при этом подвижное препятствие 715а перемещается к выходу тоннеля 705а и наоборот.Figure 7 further shows that the device 700 for extracting energy may include movable obstacles 715a and 715b (together "movable obstacles 715") in the tunnels 705a and 705b, respectively. In at least one application, the movable obstacles 715 are reciprocating with and against the flow in the tunnels 705. In particular, the movable obstacle 715b moves towards the entrance of the tunnel 705b, while the movable obstacle 715a moves towards the exit of the tunnel 705a and vice versa.

На Фиг.7 также показано, что подвижные препятствия 715а и 715b могут поддерживаться в их соответствующих тоннелях 705 посредством роликовых тележек 720а и 720b (вместе "роликовые тележки 720"), соответственно. В частности, роликовые тележки 720 могут удерживать подвижные препятствия 715 в тоннелях 705 и могут обеспечивать возможность перемещения подвижных препятствий 715 в тоннелях 705 с минимальным сопротивлением. Специалисту в данной области должно быть понятно, что обеспечение возможности перемещения подвижных препятствий 715 с минимальным сопротивлением сохранит большее количество энергии для извлечения.FIG. 7 also shows that movable obstacles 715a and 715b can be supported in their respective tunnels 705 by roller carriages 720a and 720b (collectively "roller carriages 720"), respectively. In particular, the roller carts 720 may hold the movable obstacles 715 in the tunnels 705 and may allow the movable obstacles 715 to move in the tunnels 705 with minimal resistance. One skilled in the art would appreciate that allowing the moveable obstructions 715 to move with minimal resistance would save more energy to be extracted.

На Фиг.7 дополнительно показано, что направляющий элемент 725, такой как петля цепи или провода, может располагаться в пространстве между тоннелями 705. В по меньшей мере одном применении, направляющий элемент 725 проходит по длине тоннелей 705 и поддерживается парой вращающихся звездочек 730, которые располагаются на концах тоннелей 705. В частности, звездочки 730 могут поддерживать направляющий элемент 725 туго натянутым. Дополнительно или в качестве альтернативы, звездочки 730 могут обеспечивать возможность легкого перемещения направляющего элемента 725, при необходимости.Figure 7 further shows that a guide element 725, such as a loop of chain or wire, may be located in the space between the tunnels 705. located at the ends of the tunnels 705. In particular, the sprockets 730 can keep the guide element 725 taut. Additionally or alternatively, the sprockets 730 may allow the guide member 725 to be easily moved as needed.

На Фиг.7 также показано, что подвижные препятствия 715а и 715b могут содержать множество подвижных заслонок 735а и 735b (вместе "заслонки 735"). В по меньшей мере одном применении, заслонки 735 являются подвижными между закрытым и открытым положениями. В частности, когда подвижные препятствия 715 перемещаются дальше по ходу вместе с потоком текучей среды, заслонки 735 закрываются, а, когда подвижные препятствия 715 перемещаются ближе по ходу в потоке текучей среды, заслонки 735 открываются. Например, заслонки 735 могут включать в себя оказывающие сопротивление давлению поверхность и край. Оказывающая сопротивление давлению поверхность может быть выполнена таким образом, чтобы находиться вровень с соседними заслонками для образования поверхности, которая является по существу непроницаемой для текучей среды. В противоположность, край выполнен таким образом, чтобы оказывать минимальное сопротивление текучей среде.FIG. 7 also shows that the movable obstacles 715a and 715b may comprise a plurality of movable shutters 735a and 735b (collectively "shutters 735"). In at least one application, shutters 735 are movable between closed and open positions. In particular, when the movable obstacles 715 move upstream with the fluid flow, the shutters 735 close, and when the movable obstacles 715 move upstream in the fluid flow, the shutters 735 open. For example, shutters 735 may include a pressure-resistant surface and edge. The pressure-resisting surface may be configured to be flush with adjacent dams to form a surface that is substantially fluid impermeable. In contrast, the edge is designed to offer minimal fluid resistance.

На Фиг.7 дополнительно показано, что подвижное препятствие 715а и 715b может включать в себя буферы 740а и 740b (вместе "буферы 740"), соответственно. В по меньшей мере одном применении, буферы 740а и 740b могут контактировать с замедлителями 745а и 745b (вместе "замедлители 745"), соответственно. В частности, буферы 740 могут предотвращать повреждение подвижных препятствий 715 вследствие какого-либо контакта между подвижными препятствиями 715 и замедлителями 745.Figure 7 further shows that the movable obstacle 715a and 715b may include buffers 740a and 740b (collectively "buffers 740"), respectively. In at least one application, buffers 740a and 740b may contact retarders 745a and 745b (collectively, "retarders 745"), respectively. In particular, buffers 740 can prevent damage to movable obstacles 715 due to any contact between movable obstacles 715 and retarders 745.

В по меньшей мере одном применении, замедлители 745 предназначены для замедления подвижных препятствий 745. В частности, замедлители прикреплены к рельсам 710. Таким образом, замедлители 745 могут получать механическую энергию подвижных препятствий 715 и инкапсулированной текучей среды, движущей подвижные препятствия 715. Например, замедлители 745 могут включать в себя пружины и другие хранящие потенциальную энергию системы, или другие устройства, которые выполнены с возможностью замедления подвижных препятствий 715, множество которых будет очевидно для специалиста в данной области.In at least one application, the retarders 745 are designed to slow moving obstacles 745. In particular, the retarders are attached to the rails 710. Thus, the retarders 745 can receive mechanical energy from the movable obstacles 715 and the encapsulated fluid moving the movable obstacles 715. For example, the retarders 745 may include springs and other potential energy storage systems, or other devices that are configured to slow moving obstacles 715, many of which will be apparent to those skilled in the art.

На Фиг.7 также показано, что замедлители 745а и 745b прикреплены к зубчатым рейкам 750а и 750b (вместе "зубчатые рейки 750"), соответственно. В по меньшей мере одном применении, зубчатая рейка 750а поддерживается между поддерживающим роликом 755а и зубчатым колесом 760а односторонней муфты, и зубчатая рейка 750b поддерживается между поддерживающим роликом 755b и зубчатым колесом 760b односторонней муфты. Когда буферы 740 контактируют и деформируют замедлители 745, зубчатые колеса 760 и зубчатая рейка 755 удерживают замедлитель 745 в деформированном положении, (фиксируемом посредством защелки 751 или тому подобного), таким образом удерживая механическую энергию, передаваемую на замедлитель 745. Когда препятствие 715b начинает свое возвращение обратно по направлению к входу тоннеля 705b, и буфер 740 достигает достаточного зазора от деформированного замедлителя 745b, дальнейшее перемещение препятствия 715b освобождает защелку 751 посредством натяжения провода 752, который соединяет препятствие 715 с защелкой 751. Это освобождение заставляет замедлитель 745b "активироваться" посредством отпружинивания назад в его недеформированное положение.FIG. 7 also shows that retarders 745a and 745b are attached to racks 750a and 750b (collectively "racks 750"), respectively. In at least one application, the rack 750a is supported between the carrier roller 755a and the one-way clutch gear 760a, and the rack 750b is supported between the carrier roller 755b and the one-way clutch gear 760b. When the buffers 740 contact and deform the retarders 745, the gears 760 and rack 755 hold the retarder 745 in the deformed position (latched by a latch 751 or the like), thus retaining the mechanical energy transmitted to the retarder 745. When the obstacle 715b begins its return back towards the entrance of the tunnel 705b and the buffer 740 achieves sufficient clearance from the deformed retarder 745b, further movement of the obstacle 715b releases the latch 751 by pulling on the wire 752 that connects the obstacle 715 to the latch 751. This release causes the retarder 745b to "activate" by springing back to its undeformed position.

Это быстрое расширение тянет зубчатую рейку 750b по направлению к входу тоннеля 705b, которая, в свою очередь, вращает зубчатое колесо 760b односторонней муфты (здесь против часовой стрелки), и накапливает энергию, взятую замедлителем 745b от замедления как препятствия 715b, так и массы текучей среды, захваченной в тоннеле 705b позади него - в выходном вале 340.This rapid expansion pulls the rack 750b towards the tunnel entrance 705b, which in turn rotates the one-way clutch gear 760b (counterclockwise here) and stores the energy taken by the retarder 745b from decelerating both the obstruction 715b and the fluid mass. medium captured in the tunnel 705b behind him - in the output shaft 340.

На Фиг.7 показано, что вал 340 может быть соединен с маховиком 765. Маховик 765 может, в свою очередь, быть соединен посредством бесконечно изменяемой муфты 775, если требуется, с нагрузкой, где вращательная энергия извлекается в электрическую энергию или другую используемую энергию. Маховик 765 и соединенные с ним элементы могут размещаться в водонепроницаемом корпусе, при этом вал 340 входит в него через стандартное водонепроницаемое вращательное уплотнение; небольшой воздушный насос может быть включен, чтобы поддерживать внутреннюю часть указанного корпуса с давлением, незначительно выше, чем у текучих сред снаружи для поддержания внутренней части сухой.7 shows that shaft 340 may be coupled to flywheel 765. Flywheel 765 may in turn be coupled via an infinitely variable clutch 775, if desired, to a load where rotational energy is converted into electrical power or other usable energy. The flywheel 765 and associated components may be housed in a watertight housing, with the shaft 340 entering through a standard watertight rotary seal; a small air pump may be included to maintain the inside of said body at a pressure slightly higher than the fluids outside to keep the inside dry.

На Фиг.8 показан перспективный вид альтернативного устройства 800 для извлечения энергии. В по меньшей мере одном применении, устройство 800 для извлечения энергии может использоваться в текучих средах, которые отступают и протекают, таких как океанические приливы и отливы, ветры, которые изменяют направление, и тому подобное. Подвижное препятствие 805 ограничено так, чтобы перемещаться в раме 810, которая содержится в тоннеле 815, обозначенном пунктирными линиями. Подвижное препятствие 805 поддерживается посредством множества роликов 820. Подвижное препятствие 805 включает в себя первую поверхность 825а и вторую поверхность 825b, противоположную первой поверхности. В по меньшей мере одном применении, подвижное препятствие 805 перемещается в первом направлении посредством потока текучей среды в первом направлении, который давит на первую поверхность 825а. Когда направление потока текучей среды реверсируется, подвижное препятствие перемещается во втором направлении посредством потока текучей среды во втором направлении, который давит на вторую поверхность 825b.Figure 8 shows a perspective view of an alternative device 800 for extracting energy. In at least one application, the energy extraction device 800 can be used in fluids that recede and flow, such as ocean tides, winds that change direction, and the like. The movable obstacle 805 is limited to move in the frame 810, which is contained in the tunnel 815 indicated by dotted lines. The movable obstacle 805 is supported by a plurality of rollers 820. The movable obstacle 805 includes a first surface 825a and a second surface 825b opposite the first surface. In at least one application, the movable obstruction 805 is moved in a first direction by fluid flow in the first direction which presses against the first surface 825a. When the direction of the fluid flow is reversed, the movable obstruction moves in the second direction by the fluid flow in the second direction, which presses against the second surface 825b.

На Фиг.8 показано, что устройство 800 для извлечения энергии может включать в себя вал 240, который поддерживается посредством подшипников 245, смонтированных на раме 810. В по меньшей мере одном применении, вал 240 соединен с устройством 350 для хранения и извлечения энергии, которое либо хранит энергию, которую оно получает, либо может извлекать энергию в электрическую энергию или энергию в других используемых формах.Figure 8 shows that the device 800 for energy extraction may include a shaft 240, which is supported by bearings 245 mounted on the frame 810. In at least one application, the shaft 240 is connected to the device 350 for storing and extracting energy, which either stores the energy it receives or can extract the energy into electrical energy or energy in other usable forms.

На Фиг.8 также показано, что устройство 800 для извлечения энергии может включать в себя пару конических катушек 380а и 380b, смонтированных на вале 240. В по меньшей мере одном применении, катушки 380а и 380b работают для сохранения механической энергии, передаваемой посредством ограниченной текучей среды на подвижное препятствие, как описано выше. Пара тросов 375а и 375b прикреплена к плавающему элементу 805 посредством скоб 385а и 385b на одном конце. На другом конце, тросы 375а и 375b прикреплены к катушкам 380а и 380b, соответственно.8 also shows that the energy extracting device 800 may include a pair of conical coils 380a and 380b mounted on a shaft 240. In at least one application, the coils 380a and 380b operate to store mechanical energy transmitted through a limited medium to a moving obstacle as described above. A pair of cables 375a and 375b is attached to the floating element 805 by means of clevises 385a and 385b at one end. At the other end, cables 375a and 375b are attached to spools 380a and 380b, respectively.

На Фиг.8 дополнительно показано, что устройство 800 для извлечения энергии может включать в себя поворотную платформу 830. В по меньшей мере одном применении, поворотная платформа 830 может поддерживать устройство для извлечения энергии таким образом, чтобы вращать его в наиболее предпочтительную ориентацию относительно потока текучей среды через тоннель 815. Пара погружаемых понтонов 835 катамарана может использоваться для способствования выравниванию тоннеля 815 с потоком текучей среды. Опциональный приводной источник 840, принимающий команды направления от подобного флюгеру устройства, погруженного в текучую среду, может использоваться для ориентации тоннеля 815 с потоком текучей среды.FIG. 8 further shows that the energy extractor 800 may include a turntable 830. In at least one application, the turntable 830 may support the energy extractor so as to rotate it into the most preferred orientation relative to fluid flow. environment through tunnel 815. A pair of submersible catamaran pontoons 835 can be used to help align tunnel 815 with fluid flow. An optional drive source 840 receiving directional commands from a vane-like device immersed in fluid can be used to orient the fluid flow tunnel 815.

При работе, подвижное препятствие 805 передвигается назад и вперед в тоннеле 815 в ответ на протекание текучей среды в и из тоннеля 815. Катушки 380а и 380b работают поочередно для поворачивания вала 240 и перематывания тросов 375а и 375b, как описано выше. Как описано выше, механическая энергия, полученная вследствие замедления движения подвижного препятствия 805, также подается на устройство 350 наряду с вкладом механической энергии от замедления текучей среды.In operation, movable obstruction 805 moves back and forth in tunnel 815 in response to fluid flowing into and out of tunnel 815. Coils 380a and 380b operate alternately to rotate shaft 240 and rewind cables 375a and 375b as described above. As described above, the mechanical energy resulting from the deceleration of the movable obstacle 805 is also supplied to the device 350 along with the mechanical energy contribution from fluid deceleration.

На Фиг.9 показан пример устройства 350 для хранения и извлечения энергии. В по меньшей мере одном применении, устройство 350 для хранения и извлечения энергии может использоваться для увеличения крутящего момента, требуемого для вращения вала 340. В частности, оно работает с увеличивающимся диаметром катушек 380 для замедления движения подвижных препятствий. Посредством замедления движения подвижных препятствий, механическая энергия, имеющаяся в движении массы, включая подвижное препятствие и текучую среду, ограниченную позади подвижного препятствия, отражается в увеличении крутящего момента, прикладываемого к валу 340. Этот увеличенный крутящий момент поглощается устройством 350 для хранения и извлечения энергии.Figure 9 shows an example of a device 350 for storing and retrieving energy. In at least one application, energy storage and retrieval device 350 can be used to increase the torque required to rotate shaft 340. In particular, it works with increasing diameter coils 380 to slow moving obstacles. By slowing down the movement of the movable obstacles, the mechanical energy available in the movement of the mass, including the movable obstacle and the fluid confined behind the movable obstacle, is reflected in an increase in torque applied to the shaft 340. This increased torque is absorbed by the energy storage and retrieval device 350.

На Фиг.9 показано, что устройство 350 для хранения и извлечения энергии может включать в себя зубчатое колесо 905, прикрепленное к валу 340. В по меньшей мере одном применении, зубчатое колесо 905 приводит в движение зубчатое колесо 910; зубчатое колесо 910 поддерживается на вале 915 и маховике 920. Вал 915 приводит в движение генератор 925а, выход которого соединен с нагрузкой 930. Вал 915 тянется через генератор 925а и проходит через муфту 935 и второй генератор 925b и заданное количество последующих муфт 935b, генераторов 925с. Хотя вал 915 проходит через второй генератор 925b, он соединяется с генератором 925b только, когда муфта 935 активируется. Т.е., когда муфта 935 не активирована, вал 915 вращается, когда он проходит через генератор 925b, без поворачивания ротора в генераторе 925b. Таким образом, когда муфта 935 не активирована, генератор 925b не подает какую-либо мощность на нагрузку 930, а также не образует нагрузку крутящего момента на вале 915. Когда муфта 935 активирована, вал 915 поворачивает ротор в генераторе 925b и побуждает его подавать мощность на нагрузку 930, при этом одновременно обеспечивая дополнительную нагрузку крутящего момента на вале 915.Figure 9 shows that the device 350 for storing and retrieving energy may include a gear 905 attached to the shaft 340. In at least one application, the gear 905 drives the gear 910; gear 910 is supported on shaft 915 and flywheel 920. Shaft 915 drives generator 925a, the output of which is connected to load 930. Shaft 915 is pulled through generator 925a and passes through clutch 935 and second generator 925b and a predetermined number of subsequent clutches 935b, generators 925c . Although the shaft 915 passes through the second generator 925b, it is connected to the generator 925b only when the clutch 935 is activated. That is, when clutch 935 is not activated, shaft 915 rotates as it passes through generator 925b without rotating the rotor in generator 925b. Thus, when clutch 935 is not activated, generator 925b does not supply any power to load 930, nor does it generate a torque load on shaft 915. When clutch 935 is activated, shaft 915 turns the rotor in generator 925b and causes it to supply power to load 930 while providing additional torque load on shaft 915.

В по меньшей мере одном применении, маховик 920 хранит механическую энергию и, наряду с генератором 925а, обеспечивает начальное инерционное сопротивление ускорению, которое катушки 380 пытаются наложить. Муфты 935 электрически активируются посредством узла 940 управления. Муфты 935 соединяются с генераторами 925b-925с, которые смонтированы таким образом, чтобы свободно вращаться на вале 915. При получении команды от устройства 940 управления, муфты 935 либо соединяются с валом 915 и прикладывают крутящий момент к валам генераторов 925а, либо они вращаются по инерции на вале 915 и не прикладывают крутящий момент к генераторам 925а. Когда муфта 935 соединяется с возможностью вращения с валом 915, генератор 925а вращается и генерирует электрический ток, который прикладывается к нагрузке 930, добавляясь к вращению вала 915. Когда устройство 940 управления активирует дополнительные муфты 935, дополнительные генераторы 925а прикладывают больше тока к нагрузке 930, вызывая бόльшее сопротивление кручению на вале 915. Нагрузка 930 может представлять собой электросеть, насос или любое из некоторого количества других устройств, которое предусмотрено для использования электрической энергии.In at least one application, flywheel 920 stores mechanical energy and, along with generator 925a, provides the initial inertial acceleration resistance that coils 380 attempt to impose. Clutches 935 are electrically activated by the node 940 control. Clutches 935 are connected to generators 925b-925c, which are mounted so as to rotate freely on shaft 915. Upon receiving a command from the control device 940, clutches 935 either connect to shaft 915 and apply torque to the shafts of generators 925a, or they rotate by inertia on the shaft 915 and do not apply torque to the generators 925a. When clutch 935 is rotatably connected to shaft 915, generator 925a rotates and generates an electrical current that is applied to load 930, adding to the rotation of shaft 915. When control device 940 activates additional clutches 935, additional generators 925a apply more current to load 930, causing more torsional resistance on shaft 915. Load 930 may be a power grid, a pump, or any of a number of other devices that are provided to use electrical energy.

На Фиг.9 показано, что устройство 350 для хранения и извлечения энергии может включать в себя датчик 945 скорости и положения. Датчик 945 может включать в себя оптические или магнитные энкодеры абсолютного положения, например. Датчик 945 измеряет положение и скорость подвижных препятствий и ограниченных текучих сред. Датчик 945 соединен с узлом 940 управления, который предусмотрен для активации муфт 935 при заданных условиях.Figure 9 shows that the device 350 for storing and retrieving energy may include a sensor 945 speed and position. Sensor 945 may include optical or magnetic absolute position encoders, for example. Sensor 945 measures the position and speed of moving obstacles and confined fluids. The sensor 945 is connected to the control node 940, which is provided to activate the clutches 935 under given conditions.

В по меньшей мере одном применении, так как подвижные препятствия начинают перемещаться под воздействием протекающей текучей среды, тянущее воздействие, прикладываемое устройством 350 для хранения и извлечения энергии, является небольшим. Это позволяет текучей среде протекать со скоростью (или почти) свободного потока. Когда подвижные препятствия достигают конца их перемещения, является желательным замедлить их скорость почти до нуля для того, чтобы передать на вал 340 максимальную величину изменения механической энергии в массе устройства для извлечения энергии и в массе текучей среды, захваченной позади них, на вал 340. В результате, больше генераторов 925 вводятся в эксплуатацию, тем самым увеличивая мощность, подаваемую на нагрузку 930, при этом увеличивая сопротивление крутящему моменту, прикладывающемуся к валу 340, и замедляя движение подвижных препятствий.In at least one application, since the movable obstacles begin to move under the influence of the flowing fluid, the pull applied by the energy storage and retrieval device 350 is small. This allows the fluid to flow at (or nearly) free flow. When the movable obstacles reach the end of their travel, it is desirable to slow their speed to near zero in order to transfer to shaft 340 the maximum amount of change in mechanical energy in the mass of the energy extractor and in the mass of fluid trapped behind them to shaft 340. As a result, more generators 925 are brought into service, thereby increasing the power delivered to load 930 while increasing resistance to torque applied to shaft 340 and slowing moving obstacles.

Фиг.10 представляет собой блок-схему, показывающую пример способа работы устройства 940 управления. В начале, блок 1000, устройство 940 управления сбрасывается. Далее, датчик считывается, блок 1005, и определяются положение и скорость подвижных препятствий. Если скорость в любом заданном положении является слишком большой, блок 1010, устройство 940 управления активирует одну из муфт, соединяя один генератор с валом 915, блок 1015, и датчики считываются снова, блок 1005. Если скорость в любом заданном положении является слишком медленной, блок 1020, устройство управления расцепляет одну из муфт 940, отсоединяя один генератор, блок 1025, и датчики считываются снова, блок 1005. Если скорость подвижных препятствий не является ни слишком большой, ни слишком медленной, и подвижные препятствия не находятся в конце их перемещения, блок 1030, датчики снова считываются, блок 1005, и цикл продолжается. Если подвижные препятствия находятся в конце их перемещения, блок 1030, устройство 940 управления сбрасывается, блок 1035, и датчики снова считываются, блок 1005. Выполнение посредством команд и запросов на Фиг.10 продолжается бесконечно во время работы вариантов осуществления.Fig.10 is a block diagram showing an example of the method of operation of the device 940 control. At the beginning, block 1000, the controller 940 is reset. Next, the sensor is read, block 1005, and the position and speed of the moving obstacles are determined. If the speed at any given position is too high, block 1010, the controller 940 activates one of the clutches, connecting one generator to the shaft 915, block 1015, and the sensors are read again, block 1005. If the speed at any given position is too slow, the block 1020, the controller disengages one of the clutches 940, disconnecting one generator, block 1025, and the sensors are read again, block 1005. If the speed of the moving obstacles is neither too fast nor too slow, and the moving obstacles are not at the end of their travel, block 1030, the sensors are read again, block 1005, and the loop continues. If the movable obstacles are at the end of their travel, block 1030, the controller 940 resets, block 1035, and the sensors are read again, block 1005. Execution by the commands and queries in FIG. 10 continues indefinitely during the operation of the embodiments.

На Фиг.11А, 11В и 11С показан пример определяющего направление потока переключателя 1100. В по меньшей мере одном применении, определяющий направление потока переключатель 1100 может детектировать направление, в котором текучая среда протекает, и настраивать устройство для извлечения энергии соответствующим образом. В частности, переключатель 1100 может обеспечивать то, что устройство для извлечения энергии увеличивает до максимума количество энергии, извлеченной посредством регулирующихся участков устройства для извлечения энергии, и образует способность самоопределения для - например - изменений направления потока текучей среды во время изменения направления приливно-отливного потока.11A, 11B, and 11C show an example of a flow direction switch 1100. In at least one application, the flow direction switch 1100 can detect the direction in which the fluid is flowing and adjust the energy extraction device accordingly. In particular, the switch 1100 may cause the power extractor to maximize the amount of energy extracted by the adjustable portions of the power extractor and provide self-sensing capability for—for example—fluid flow direction changes during tidal flow redirection. .

Очевидно, что устройство на Фиг.7 могло бы быть модифицировано для того, чтобы иметь замедлители, расположенные таким образом, или модифицировано в активации, что препятствия 715 были бы способными накапливать энергию, переносимую в тоннелях посредством перемещающихся текучих сред на любом конце тоннеля - так как изменения прилива и отлива перемещают вход в тоннели с одного конца на другой. Такая или аналогичная модификация - совместно с Фиг.11А, 11В и 11С, позволяет автоматическую безостановочную работу по извлечению энергии из перемещающихся текучих сред, независимо от направления, например, приливно-отливного направления. Это также может быть достигнуто посредством размещения устройства на подобную железной дороге ротонду и оставления варианта выполнения, работающего однонаправленно, как показано и описано выше.It is obvious that the device of Figure 7 could be modified to have retarders positioned in such a way, or modified in activation that the obstacles 715 would be able to store energy carried in tunnels by moving fluids at either end of the tunnel - so how changes in tide and ebb move the entrance to the tunnels from one end to the other. This or a similar modification, in conjunction with FIGS. 11A, 11B and 11C, allows automatic non-stop operation to extract energy from moving fluids, regardless of direction, such as tidal direction. This can also be achieved by placing the device on a railroad-like rotunda and leaving the embodiment operating unidirectionally as shown and described above.

На Фиг.11A, 11В и 11С показано, что переключатель 1100 может включать в себя две лопатки 1105а и 1105b (вместе "лопатки 1105"). В по меньшей мере одном применении, лопатки 1105 ориентированы таким образом, что, когда одна лопатка подвергается воздействию протекающей текучей среды, другая лопатка оказывает минимальное сопротивление протекающей текучей среде. В частности, лопатки 1105 могут быть ориентированы перпендикулярно относительно друг друга таким образом, что одна лопатка подвергается воздействию потока текучей среды, тогда как другая лопатка располагается краем относительно потока текучей среды. На Фиг.11В показано, что, когда первая лопатка 1105а подвергается воздействию потока, вторая лопатка 1105b оказывает небольшое сопротивление потоку. На Фиг.11С показано, что, когда вторая лопатка 1105b подвергается воздействию потока, первая лопатка 1105а оказывает небольшое сопротивление потоку.11A, 11B and 11C show that switch 1100 may include two vanes 1105a and 1105b (collectively "vanes 1105"). In at least one application, the vanes 1105 are oriented such that when one vane is exposed to the flowing fluid, the other vane offers minimal resistance to the flowing fluid. In particular, the vanes 1105 may be oriented perpendicular to each other such that one vane is exposed to the fluid flow while the other vane is edged with respect to the fluid flow. FIG. 11B shows that when the first blade 1105a is exposed to flow, the second blade 1105b exhibits little resistance to the flow. FIG. 11C shows that when the second blade 1105b is exposed to flow, the first blade 1105a exhibits little resistance to the flow.

На Фиг.11A, 11В и 11С также показано, что переключатель 1100 может включать в себя вал 1110. В по меньшей мере одном применении, вал 1110 вращается посредством лопаток 1105, когда изменяется направление потока. В частности, лопатки 1105 прикреплены к валу 1110. Когда поток изменяет направление, вал 1110 вращается, изменяя ориентацию вала 1110. Специалисту в данной области должно быть понятно, что, если вал 1110 ограничен на вращении только на 90 градусов, то одна из лопаток 1105 будет всегда подвергаться воздействию потока, а другая будет всегда располагаться краем относительно потока.11A, 11B, and 11C also show that the switch 1100 may include a shaft 1110. In at least one application, the shaft 1110 is rotated by the vanes 1105 as the direction of flow changes. In particular, the vanes 1105 are attached to the shaft 1110. When the flow changes direction, the shaft 1110 rotates, changing the orientation of the shaft 1110. One skilled in the art will understand that if the shaft 1110 is limited to only 90 degrees of rotation, then one of the vanes 1105 will always be exposed to the flow, and the other will always be at the edge of the flow.

На Фиг.11A, 11В и 11С показано, что переключатель 1100 может включать в себя два активирующих выступа 1115а и 1115b (вместе "активирующие выступы 1115"), прикрепленных к валу 1110. В по меньшей мере одном применении, активирующие выступы 1115 выполнены таким образом, что они могут определять, являются ли заслонки 355 в подвижном препятствии 310 открытыми или закрытыми, когда подвижное препятствие 310 побуждается перемещаться к переключателю 1100. В частности, если поток текучей среды имеет направление, показанное на Фиг.11В, то активирующий выступ 1115а будет вступать в контакт с плечом 1120а рычага, закрывая заслонки. В противоположность, если поток текучей среды имеет направление, показанное на Фиг.11С, то активирующий выступ 1115b будет вступать в контакт с плечом 1120b рычага, открывая заслонки.11A, 11B, and 11C show that the switch 1100 may include two actuating lugs 1115a and 1115b (together "activating lugs 1115") attached to the shaft 1110. In at least one application, the actuating lugs 1115 are configured in this manner. that they can determine whether the shutters 355 in the movable obstruction 310 are open or closed when the movable obstruction 310 is urged to move towards the switch 1100. In particular, if the fluid flow is in the direction shown in FIG. into contact with lever arm 1120a, closing the shutters. In contrast, if the fluid flow is in the direction shown in FIG. 11C, then the actuating protrusion 1115b will come into contact with the lever arm 1120b to open the shutters.

Настоящее изобретение может быть выполнено в других конкретных формах, не отступая от его идеи или основных особенностей. Описанные варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях только в качестве иллюстративных и неограничивающих. Следовательно, объем изобретения задан прилагаемой формулой изобретения, а не вышеприведенным описанием. Все изменения, которые подпадают под значение и диапазон эквивалентности формулы изобретения, должны быть включены в пределы ее объема.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from its spirit or essential features. The described embodiments are to be considered in all respects only as illustrative and non-limiting. Therefore, the scope of the invention is defined by the appended claims and not by the above description. All changes that fall within the meaning and equivalence range of the claims are to be included within the scope of the claims.

Claims (53)

1. Система для извлечения кинетической энергии из перемещающихся масс текучей среды, при этом система содержит:1. A system for extracting kinetic energy from moving fluid masses, the system comprising: инкапсулирующее средство, выполненное с возможностью инкапсуляции текучей среды, входящей в инкапсулирующее средство; an encapsulating means configured to encapsulate the fluid included in the encapsulating means; подвижную перегородку внутри инкапсулирующего средства, имеющую множество заслонок;a movable septum within the encapsulating means having a plurality of shutters; множество роликов для направления подвижной перегородки иa plurality of rollers for guiding the movable partition and замедляющее средство, выполненное с возможностью уменьшения скорости инкапсулированной текучей среды до нулевой скорости, передавая кинетическую энергию изначально во входящей текучей среде на замедляющее средство.retarding means configured to reduce the speed of the encapsulated fluid to zero velocity by transferring kinetic energy initially in the incoming fluid to the retarding means. 2. Система по п.1, в которой замедляющее средство представляет собой сток инерционной энергии.2. The system of claim 1, wherein the retarding means is a sink of inertial energy. 3. Система по п.2, в которой замедляющее средство представляет собой сток потенциальной энергии.3. The system of claim 2, wherein the retarding means is a potential energy sink. 4. Система для извлечения энергии из перемещающихся текучих сред, при этом система содержит:4. A system for extracting energy from moving fluids, the system comprising: инкапсулирующее средство, выполненное так, что, если текучая среда входит в инкапсулирующее средство, перемещение текучей среды ограничивается, причем инкапсулирующее средство имеет расположенный ближе по ходу конец и расположенный дальше по ходу конец, и при этом инкапсулирующее средство содержит: an encapsulating means configured such that if a fluid enters the encapsulating means, movement of the fluid is restricted, the encapsulating means having an upstream end and a further downstream end, and the encapsulating means comprising: - первую подвижную перегородку, причем первая подвижная перегородка включает в себя множество заслонок, по меньшей мере один палец и по меньшей мере один нажимной стержень;a first movable baffle, the first movable baffle including a plurality of shutters, at least one pin and at least one push rod; - множество роликов для направления первой подвижной перегородки;a plurality of rollers for guiding the first movable partition; - направляющий элемент, причем упомянутый по меньшей мере один палец вставлен в направляющий элемент для направления первой подвижной перегородки; и a guiding element, wherein said at least one pin is inserted into the guiding element to guide the first movable partition; and - по меньшей мере один ограничитель на расположенном дальше по ходу конце инкапсулирующего средства, - at least one limiter located on the downstream end of the encapsulating means, - причем первая подвижная перегородка выполнена с возможностью перемещения дальше по ходу внутри инкапсулирующего средства в протекающей текучей среде от расположенного ближе по ходу конца к расположенному дальше по ходу концу, так что упомянутый по меньшей мере один нажимной стержень будет упираться в упомянутый по меньшей мере один ограничитель, чтобы побудить упомянутое множество заслонок открыться, для того, чтобы позволить первой подвижной перегородке вернуться в положение ближе по ходу; иwherein the first movable baffle is movable further downstream within the encapsulating means in a flowing fluid from an upstream end to a downstream end such that said at least one push rod will abut against said at least one stopper to cause said plurality of shutters to open to allow the first movable baffle to return to an upstream position; and замедляющее средство, соединенное с подвижной перегородкой, причем замедляющее средство выполнено с возможностью: уменьшать скорость инкапсулированной текучей среды до нулевой скорости и передавать кинетическую энергию изначально во входящей текучей среде на замедляющее средство.a retarding means connected to the movable partition, the retarding means being configured to: reduce the speed of the encapsulated fluid to zero velocity and transfer kinetic energy initially in the incoming fluid to the retarding means. 5. Система по п.4, в которой замедляющее средство включает в себя:5. The system of claim 4, wherein the retarding agent includes: соединительный элемент, выполненный с возможностью передавать энергию от подвижной перегородки и протекающей текучей среды на сток энергии.a connecting element configured to transfer energy from the movable partition and the flowing fluid to the energy sink. 6. Система по п.4, в которой инкапсулирующее средство содержит первый тоннель,6. The system according to claim 4, in which the encapsulating means contains the first tunnel, при этом первый тоннель ориентирован таким образом, что протекающая текучая среда в первом тоннеле побуждает подвижную перегородку перемещаться вдоль направляющего элемента.wherein the first tunnel is oriented so that the flowing fluid in the first tunnel induces the movable partition to move along the guide element. 7. Система по п.6, в которой инкапсулирующее средство дополнительно содержит:7. The system of claim 6, wherein the encapsulating agent further comprises: второй тоннель иsecond tunnel and вторую подвижную перегородку, причем вторая подвижная перегородка размещена во втором тоннеле.the second movable partition, and the second movable partition is placed in the second tunnel. 8. Система по п.7, в которой:8. The system according to claim 7, in which: первая подвижная перегородка перемещается ближе по ходу, когда вторая подвижная перегородка перемещается дальше по ходу; иthe first movable baffle moves upstream as the second movable baffle moves downstream; and первая подвижная перегородка перемещается дальше по ходу, когда вторая подвижная перегородка перемещается ближе по ходу.the first movable baffle moves upstream as the second movable baffle moves upstream. 9. Система по п.6, дополнительно содержащая вращаемый поддерживающий элемент, причем вращаемый поддерживающий элемент обеспечивает возможность изменения ориентации тоннеля.9. The system of claim 6, further comprising a rotatable support member, the rotatable support member allowing the tunnel to change orientation. 10. Система по п.5, в которой сток энергии включает в себя одно из:10. The system of claim 5, wherein the energy sink includes one of: маховиков;flywheels; насосов илиpumps or генераторов.generators. 11. Система по п.4, в которой упомянутое множество роликов предназначено для способствования перемещению подвижной перегородки вдоль направляющего элемента.11. The system of claim 4, wherein said plurality of rollers are provided to assist movement of the movable partition along the guide member. 12. Система по п.5, в которой соединительный элемент включает в себя12. The system according to claim 5, in which the connecting element includes вал, причем вал включает в себя:shaft, and the shaft includes: - катушку, имеющую пружину; и- a coil having a spring; and - одностороннюю муфту; а также - one-way clutch; as well as трос, имеющий первый конец, прикрепленный к валу и предусмотренный для наматывания на катушку или разматывания с катушки, и второй конец, прикрепленный к первой подвижной перегородке,a cable having a first end attached to a shaft and provided for winding on a reel or unwinding from a reel, and a second end attached to the first movable partition, при этом:wherein: перемещение первой подвижной перегородки в первом направлении разматывает трос с катушки и муфта захватывает указанный вал, тем самым побуждая указанный вал вращаться; иmoving the first movable partition in the first direction unwinds the cable from the reel and the clutch captures the specified shaft, thereby causing the specified shaft to rotate; and при перемещении подвижной перегородки во втором направлении пружина побуждает трос снова наматываться на катушку и муфта расцепляется от вала.when moving the movable partition in the second direction, the spring induces the cable to rewind on the coil and the clutch disengages from the shaft. 13. Система по п.12, в которой катушка имеет коническую форму, причем коническая форма работает в качестве переменного передаточного отношения между перемещением подвижной перегородки и скоростью вращения вала.13. The system of claim 12 wherein the coil is tapered, the tapered shape acting as a variable transmission ratio between the movement of the movable baffle and the rotational speed of the shaft. 14. Система по п.4, дополнительно содержащая:14. The system according to claim 4, further comprising: датчик, причем датчик предназначен для осуществления мониторинга скорости и положения подвижной перегородки; иa sensor, and the sensor is designed to monitor the speed and position of the movable partition; and узел управления, причем узел управления может регулировать нагрузку на подвижную перегородку.a control unit, wherein the control unit can regulate the load on the movable partition. 15. Система для извлечения энергии из перемещающихся текучих сред, при этом система содержит:15. A system for extracting energy from moving fluids, the system comprising: инкапсулирующее средство, выполненное так, что, если текучая среда входит в инкапсулирующее средство, перемещение текучей среды ограничивается до одного направления; an encapsulating means configured such that if fluid enters the encapsulating means, movement of the fluid is limited to one direction; подвижную перегородку, содержащую множество заслонок, причем подвижная перегородка: (i) по меньшей мере частично расположена внутри инкапсулирующего средства и (ii) выполнена с возможностью ее перемещения посредством инкапсулированной текучей среды;a movable septum containing a plurality of shutters, and the movable septum: (i) at least partially located inside the encapsulating means and (ii) is made with the possibility of its movement through the encapsulated fluid; замедляющее средство, выполненное с возможностью уменьшать скорость подвижной перегородки и инкапсулированной текучей среды до нулевой скорости; иretarding means configured to reduce the speed of the movable partition and the encapsulated fluid to zero speed; and сток энергии, выполненный с возможностью принимать от замедляющего средства кинетическую энергию изначально во входящей текучей среде.an energy sink configured to receive kinetic energy from the retarder initially in the incoming fluid. 16. Способ извлечения кинетической энергии из перемещающихся масс текучей среды, при этом способ включает:16. A method for extracting kinetic energy from moving masses of a fluid medium, the method comprising: инкапсуляцию текучей среды, причем текучую среду инкапсулируют с использованием инкапсулирующего средства;encapsulating the fluid, wherein the fluid is encapsulated using an encapsulating agent; использование инкапсулированной текучей среды для перемещения подвижной перегородки, имеющей множество заслонок, в закрытом положении, в первый конец инкапсулирующего средства;using the encapsulated fluid to move a movable septum having a plurality of shutters, in a closed position, into the first end of the encapsulating means; уменьшение скорости инкапсулированной текучей среды до нулевой скорости, причем скорость уменьшают с использованием замедляющего средства, которое передает кинетическую энергию изначально во входящей текучей среде на замедляющее средство; иreducing the speed of the encapsulated fluid to zero speed, and the speed is reduced using a retarding means that transfers kinetic energy initially in the incoming fluid to the retarding means; and перемещение упомянутого множества заслонок в открытое положение, чтобы позволить подвижной перегородке переместиться во второй конец инкапсулирующего средства.moving said plurality of shutters to an open position to allow the movable partition to move to the second end of the encapsulating means.
RU2016113276A 2016-04-07 Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums RU2772095C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113276A RU2772095C2 (en) 2016-04-07 Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016113276A RU2772095C2 (en) 2016-04-07 Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158872/06A Division RU2583181C2 (en) 2011-05-30 2011-05-30 Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016113276A RU2016113276A (en) 2017-10-09
RU2016113276A3 RU2016113276A3 (en) 2019-10-02
RU2772095C2 true RU2772095C2 (en) 2022-05-16

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2214529C1 (en) * 2002-11-22 2003-10-20 Орлов Виктор Федорович Fluid medium energy takeoff device (versions)
RU2245454C1 (en) * 2003-07-10 2005-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Straight-flow turbine
KR20090026104A (en) * 2007-09-07 2009-03-11 박종원 Wheel with butterfly blades
US20090092490A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Franklin Charles Brooks Aperture and Flap Vertical Axis Wind Machine
KR20100039645A (en) * 2008-10-08 2010-04-16 정규달 Hydroelectric power generation device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2214529C1 (en) * 2002-11-22 2003-10-20 Орлов Виктор Федорович Fluid medium energy takeoff device (versions)
RU2245454C1 (en) * 2003-07-10 2005-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") Straight-flow turbine
KR20090026104A (en) * 2007-09-07 2009-03-11 박종원 Wheel with butterfly blades
US20090092490A1 (en) * 2007-10-09 2009-04-09 Franklin Charles Brooks Aperture and Flap Vertical Axis Wind Machine
KR20100039645A (en) * 2008-10-08 2010-04-16 정규달 Hydroelectric power generation device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2023200336A1 (en) Maximizing energy extraction from moving fluids a two cycle fluid driven engine
US7891183B2 (en) Wave-based power generation system
CA2983451A1 (en) Systems and methods for tidal energy conversion and electrical power generation
JP2015530522A (en) Wave energy converter
JP6001798B1 (en) Power generation system and potential energy storage device for power generation system
JP2013504714A (en) Underwater hydroelectric generator and method
EP3240951B1 (en) A system for collecting energy from a moving mass
KR102500958B1 (en) drive assembly
JP2010540835A (en) Power generator using fluid
CN107816411A (en) A kind of oscillating floater electricity generation system and its float guard method with float protection mechanism
RU2772095C2 (en) Maximum increase of energy extraction from moving fluid mediums
AU2019217162B2 (en) Wave force generation system and controlling method therefor
US8221051B2 (en) Systems and methods for maximizing energy extraction from moving fluids
US20170175703A1 (en) Apparatus For Converting Or Absorbing Energy From A Moving Body Of Water
JP2022551226A (en) Wave energy absorption converter and power generation system
KR101841135B1 (en) Wave power engine, generator and waterborne transportation using the engine
AU2019232262B2 (en) Wave power generation system and method for controlling same
AU2016204822B2 (en) A system for collecting energy from a moving mass
EP2806158A1 (en) System for generating energy with switching of sailing means controlled by pulling forces
Mun DESIGN AND STUDY OF SPINNING SEA WAVE POINT ABSORBER
HK1244046B (en) A system for collecting energy from a moving mass
WO2012065234A2 (en) Universal vertical turbine