close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

преобразователь энергии волн

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 300 663
(13)
C1
(51) МПК
F03B 13/12
F03B 13/18
(2006.01)
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
На основании пункта 3 статьи 13 Патентного закона Российской Федерации от 23 сент бр 1992 г. № 3517-I
патентообладатель об зуетс передать исключительное право на изобретение (уступить патент) на услови х, соответствующих
установившейс практике, лицу, первому изъ вившему такое желание и уведомившему об этом патентообладател и
федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности, - гражданину РФ или российскому
юридическому лицу.
(72) Автор(ы):
Алиев Абдулла Сиражутдинович (RU),
Алиев Рахметулла Абдуллаевич (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
22.11.2005
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: RU 2254494 С2, 20.06.2005. RU 2227844
С2, 27.04.2004. US 4434375 A, 28.02.1984. US
4539484 A, 03.09.1985. FR 2501296 A1,
10.09.1982. FR 2521646 A1, 19.08.1983.
(73) Патентообладатель(и):
Алиев Абдулла Сиражутдинович (RU),
Алиев Рахметулла Абдуллаевич (RU)
(57) Реферат:
Устройство предназначено дл преобразовани энергии волн в электрическую. Преобразователь
содержит кинематически св занные неподвижную
стойку,
поплавковые
камеры,
раму,
вал,
мультипликатор и электрогенератор. Кроме того,
преобразователь
дополнительно
содержит
взаимодействующие друг с другом второй вал,
первую и вторую шестерни и не менее двух
преобразователей движени . При этом перва и
втора шестерни установлены неподвижно на
соответствующих валах и взаимодействуют друг с
другом. При этом каждый преобразователь
движени содержит
вертикальный
шток,
установленный с возможностью вертикальных
колебаний, на верхнем конце которого установлен
первый блок, а на нижнем - треть звезда,
взаимодействующа с первым и вторым
поплавковыми камерами. При этом перва и втора обгонные муфты со звездами установлены на
валах и взаимодействуют через первую и вторую
цепи
с
третьей
звездой.
Конструкци преобразовател позвол ет повысить КПД. 7 з.п.
ф-лы, 7 ил.
R U
2 3 0 0 6 6 3
(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВОЛН
Страница: 1
RU
C 1
C 1
Адрес дл переписки:
367003, г.Махачкала, ул. 1-й Садовый
переулок, 8б, кв.8, А.С.Алиеву
2 3 0 0 6 6 3
(45) Опубликовано: 10.06.2007 Бюл. № 16
R U
(21), (22) За вка: 2005136277/06, 22.11.2005
C 1
C 1
2 3 0 0 6 6 3
2 3 0 0 6 6 3
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
RU
(19)
(11)
2 300 663
(13)
C1
(51) Int. Cl.
F03B 13/12
F03B 13/18
(2006.01)
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
Based on Article 13, par. 3 of the Patent law of the Russian Federation of September 23, 1992, #3517-I the patent owner
undertakes to transfer the exclusive right to the invention (assign the patent), on generally practiced conditions, to the
first person - citizen of the Russian Federation or a Russian legal person who expresses such a wish and conveys it to the
patent owner and the Federal executive body for Intellectual Property.
(21), (22) Application: 2005136277/06, 22.11.2005
(24) Effective date for property rights: 22.11.2005
(45) Date of publication: 10.06.2007 Bull. 16
Mail address:
367003, g.Makhachkala, ul. 1-j Sadovyj
pereulok, 8b, kv.8, A.S.Alievu
2 3 0 0 6 6 3
R U
(57) Abstract:
FIELD: power engineering.
SUBSTANCE:
invention
is
designed
for
conversion of wave energy into electric energy.
Proposed converter contains mechanically coupled
fixed post, float chambers, frame, shaft, step-up
gear and electric generator.
Moreover, converter
additionally
contains
relatively
interacting
second shaft, first and second gears and at least
two motion converters.
First and second gears
are fixed on corresponding shafts and engage with
each other.
Each motion converter has vertical
rod installed for vertical vibration on upper end
of which first block is installed, and on lower
end, third sprocket engaging with first and
second float chambers.
First and second
overrunning clutches with sprockets are installed
on shafts and they engage through first and
second chains with third sprocket.
EFFECT: increased efficiency.
8 cl, 7 dwg
Страница: 3
EN
C 1
C 1
(54) WAVE ENERGY CONVERTER
2 3 0 0 6 6 3
(73) Proprietor(s):
Aliev Abdulla Sirazhutdinovich (RU),
Aliev Rakhmetulla Abdullaevich (RU)
R U
(72) Inventor(s):
Aliev Abdulla Sirazhutdinovich (RU),
Aliev Rakhmetulla Abdullaevich (RU)
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к области возобновл ющихс источников энергии, а именно
волновой энергии, и преобразовани его в другие виды, преимущественно в
электрическую.
Известна "Волнова энергетическа установка" (Петр ков Л.А. "Волнова энергетическа установка". Патент РФ №2227844 С2, 7 F03B 13/18, 13/22, и РФ 2004 г.
№12 (III) стр.520), содержаща волноприемник, желоб, рабочий орган с лопаст ми,
соединенный с генератором, где рабочий орган выполнен в виде трех рабочих колес с
лопаст ми, способных подниматьс над желобом. При этом волноприемник снабжен
подводным желобом на опорах, выполненных в виде домкратов. С помощью домкратов
плиты волнолома способны измен ть глубину погружени . К недостаткам известной
волновой энергетической установки можно отнести низкий КПД, св занный с тем, что она
преобразует только кинетическую энергию волн, а также сложность конструкции установки.
Известен также преобразователь энергии ветра и волн (Алиев А.С., Алиева Б.З.
"Преобразователь энергии ветра и волн". Патент РФ №2254494 от 10.09.2003 г., F03D
5/04), который может быть указан в качестве ближайшего аналога изобретени (прототипа).
Прототип содержит св занные с помощью рычагов вращающиес платформы. На
каждой платформе установлены лопасти (парус) и кинематически св занные
преобразователь движени и узел изменени ориентации и фиксации положени лопасти.
Последние установлены в центре преобразовател и взаимодействуют со всеми лопаст ми
и флюгером, установленном также в центре преобразовател .
Платформы выполнены в виде герметичных камер обтекаемой формы, на которых
установлены плоские лопасти и св занные с ними неподвижно звездочки, с возможностью
свободного вращени вокруг вертикальных стоек. При этом звездочки через цепи и тросы
кинематически св заны с соответствующими сегментными звездочками.
В качестве недостатка прототипа можно указать конструктивную сложность
преобразовател , а также то, что преобразователь энергии не реагирует на угловые
колебани герметичных камер на волнах по тангажу.
Техническа задача заключаетс в значительном повышении мощности и КПД
преобразовател за счет одновременного использовани энергии поступательного
(кинетической энергии) и поперечного движени (потенциальной энергии) волн, а также
энергию угловых колебаний (потенциальной энергии) герметичных камер на волнах.
Данна техническа задача решаетс путем создани принципиально новой конструкции
преобразовател энергии волн, который содержит неподвижную стойку и раму, на которой
установлены первый и второй валы. При этом на каждом валу установлены
соответствующие шестерни, взаимодействующие с первым и вторым преобразовател ми
движени и валом, подключенным через мультипликатор к электрогенератору. При этом
каждый преобразователь движени сдержит первый и второй вертикальные штоки,
установленные с возможностью продольных вертикальных колебаний. На верхних концах
штоков установлены первые блоки, а на нижних - соответствующие первые и вторые
поплавковые камеры. Кроме того, каждый преобразователь движени содержит рычаг,
соедин ющий первую и вторую поплавковые камеры друг с другом, жестко св занный с
лопастью и третьей звездой, котора через первые и вторые тросы и цепи
взаимодействует с первой и второй звездами, установленными на соответствующих
обгонных муфтах. На первом валу преобразовател неподвижно установлен маховик.
Во втором варианте конструкции преобразователь энергии волн второй вал через
вторую и третью пары конических шестерен взаимодействует с общим выходным (третьим)
валом, к которому могут быть подключены параллельно идентичные преобразователи
энергии волн в большом количестве. К выходному валу через мультипликатор
подключаетс электрогенератор.
Кроме того, во втором варианте преобразовател энергии волн преобразователь
движени содержит обгонную муфту группы III, ступица которой через первую коническую
пару шестерен св зана с третьей звездой, обойма - с рычагом, а вилка - с лопастью,
взаимодействующей с первой пружиной. При этом треть звезда через третью цепь
Страница: 4
DE
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
взаимодействует с первой, второй и четвертой звездами.
Так как на один общий выходной вал передаетс энерги большого количества
параллельно работающих преобразователей энергии (фиг.4- фиг.7), это приводит к
значительному повышению мощности преобразовател , а также к повышению
синхронности вращени выходного вала.
Суммарна мощность на выходном вале преобразовател определ етс мощностью
отдельного узла преобразовател движени , а также их количеством, которое задаетс из
экономической целесообразности. Однотипные узлы преобразовател при их серийном
производстве позвол т существенно снизить себестоимость и сократить сроки окупаемости
преобразовател энергии волн в целом.
Конструкции преобразовател энергии волн приведены на фиг.1-фиг.7. На фиг.1
представлена конструкци первого варианта преобразовател энергии волн, где:
1 - вертикальна стойка;
2 - кольца упорные;
3 - кронштейн;
4 - рама пр моугольна ;
5 - стержень направл ющий;
6, 7 - первый и второй штоки;
8, 9- первый и второй валы;
10, 11- перва , втора обгонные муфты;
12, 13 - перва и втора звезды;
14 - перва цепь;
15 - первый трос;
16 - первый блок;
17, 18 - перва и втора шестерни;
19 - маховик;
20, 21 - перва и втора поплавковые камеры;
22 - уровень воды;
23 - рычаг;
24 - треть звезда;
25 - втора цепь;
26 - второй трос;
27 - блочки;
28 - кронштейны;
29 - лопасть;
30 - перва пружина;
31 - упор;
? - средн длина морской волны;
32 - подставка;
33 - мультипликатор;
34 - электрогенератор;
35 - ось вращени лопасти;
36, 37 - треть и четверта обгонные муфты;
38, 39, 40 - четверта , п та и шеста звезды.
На фиг.2 представлен вид А преобразовател энергии по фиг.1, где позиции 1-40 те
же, что на фиг.1
На фиг.3 представлена кинематическа схема цепной (14, 25) и тросовой (15, 26)
св зи между первой 12 второй 13 и третьей 24 звездами, где тросы 15, 26 перекинуты
через первый блок 16 и блочки 27.
На фиг.4 представлена конструкци второго варианта преобразовател энергии, где
позиции 1-40 те же, что на фиг.1-фиг.3;
41, 44 -седьма , восьма , дев та и дес та звезды;
45, 46 - треть и четверта замкнутые цепи;
Страница: 5
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
47, 48, 49, 50 - перва и втора пара конических шестерен;
51, 52 - треть пара конических шестерен;
53, 54 - четверта пара конических шестерен;
55 - общий (третий) выходной вал.
На фиг.5 представлен вид В на конструкцию второго варианта волнового двигател , где
позиции 1-55 те же, что на фиг.4;
56 - фланец;
57 - кольцо;
58 - перемычка;
На фиг.6 представлена конструкци третьего варианта преобразовател энергии волн,
где позиции 41-58 те же, что на фиг.5,
59, 60 - п та и шеста обгонные муфты.
61 - п та замкнута цепь;
62 - шеста пр ма цепь;
63, 64 - одиннадцата , двенадцата звезды;
65 - вод ное колесо;
66 - направл юща рейка.
На фиг.7 представлен вид С по фиг.6, где позиции 2-66 те же, что на фиг.6;
67-69 - дев та , дес та и одиннадцата обгонные муфты;
70 - второй фланец;
71-72 - второе и третье кольца;
73 - дев та коническа шестерн ;
74 - второе вод ное колесо;
75 - ось вращени лопастей.
Принцип работы первого варианта преобразовател энергии волн, конструкци которого
представлена на фиг.1 и фиг.2, заключаетс в следующем.
Вертикальна стойка 1 устанавливаетс неподвижно в море у берега. На стойке
установлены два упорных кольца 2. Пр моугольна рама 4, на которой монтируетс преобразователь, с помощью кронштейнов 3 шарнирно устанавливаетс на упорных
кольцах с возможностью свободного поворота вокруг стойки 1. Это необходимо в случае
изменени направлени ветра и волны.
По направлению движени волны на раме 4 вертикально установлены первый 6 и
второй 7 штоки. Количество таких штоков могут быть больше двух (три, четыре и т.д.).
Штоки 6, 7 имеют возможность свободного поступательного движени по вертикали.
На нижнем конце каждого из штоков установлена пара поплавковых герметичных камер
20, 21, св занных друг с другом рычагом 23. При этом на оси поворота первой
поплавковой камеры установлена треть звезда 24, неподвижно св занна с рычагом 23.
На верхнем конце каждого штока установлен первый блок 16, через которого перекинут
первый трос 15. Этот трос соедин ет концы первый 14 и второй 25 цепей друг с другом.
При этом другие концы указанных цепей соедин ютс с помощью второго троса 26.
Тросы 15 и 26 перекинуты через первый блок 16 и блочки 27 согласно кинематической
схеме, представленной на фиг.3. Вращение третьей звездочки 24, св занной с
поплавковыми камерами 20, 21, через цепную св зь передаетс на первую 12 и вторую 13
звезды.
Данные звезды установлены с помощью первой 10 и второй обгонных муфт на
соответствующих валах 8 и 9. При этом обгонные муфты установлены так, чтобы при
перемещении первой цепи 14 вверх, первый 9 (верхний) вал вращаетс по часовой
стрелке, а при смещении цепи вниз - второй 8 (нижний) вал вращаетс в обратную
сторону (см. фиг.2). При этом верхн обгонна муфта 10 обеспечивает свободный
поворот первой звезды 12 вокруг вала 8. Таким образом, подъем первой поплавковой
камеры 20 вверх приводит к вращению верхнего вала, а опускание камеры - к вращению
нижнего. На каждом валу 8 и 9 неподвижно установлены соответствующие шестерни 17 и
18, вход щие в сцепление друг с другом.
Страница: 6
RU 2 300 663 C1
5
10
Вследствие того, что длина рычага 23, соедин ющего первую и вторую поплавковые
камеры друг с другом, равна ?/2, рычаг совершает колебательное движение с отклонением
от горизонтального положени на угол ?/2.
Эти колебани рычага 23 передаютс на неподвижно св занную с ней третью звезду 24.
Дл передачи этих угловых колебаний из одной плоскости, по которой проходит волна, во
взаимно перпендикул рную, в которой вращаютс перва , втора и треть звезды, в
первом варианте (фиг.1, фиг.3) преобразовател использует трос, перекинутый через
блочки. Во втором варианте (см. фиг.4 и фиг.5) дл этой цели используетс втора пара
конических шестерен 49, 50.
в
В первом варианте коэффициент преобразовани угловых колебаний
линейные ±?l зависит от числа зубцов третьей звезды
15
20
25
30
35
40
45
50
где m
- модуль.
Дл стандартной цельной передачи m равен 12,7 мм. Дл второго варианта
преобразовател энергии линейные колебани цепи можно увеличить в n раз, где n равен
коэффициенту передачи второй конической пары. Чтобы использовать энергию
продольного движени волн, на оси вращени третьей звезды 24 устанавливаетс лопасть
29. Лопасть имеет плоскую или параболическую форму. Лопасть неподвижно св зана с
третьей звездой. С помощью пружины 30 лопасть устанавливаетс в вертикальное
положение.
Под давлением волны лопасть и св занна с ней треть звезда вращаютс вокруг оси
шарнирного креплени . При этом пружина 30, закручива сь, набирает энергию.
Лопасть устанавливаетс так, чтобы отобрать максимальную кинетическую энергию от
продольного движени надвигающейс волны. В первом варианте преобразовател энергии лопасть устанавливаетс над рычагом. Так как рассто ние между понтонами равно
когда понтоны наход тс на одной горизонтали по разные стороны от гребн волны,
она оказывает максимальное давление на лопасть.
Дл этой же цели узел креплени лопасти может быть опущен вниз относительно
поплавковых камер (понтонов), или рычаг необходимо закрепить к основани м понтонов.
Рычаг при этом поворачиваетс на дополнительный угол ??2.
После ухода волны под воздействием накопленной энергии пружины лопасть
возвращаетс в нейтральное вертикальное положение, враща принудительно третью
звезду обратно на угол -??. Такое же принудительное возвращение лопасти и рычага в
нейтральное положение может обеспечить друга пружина, котора накапливает энергию
при отклонении лопасти от горизонтали по часовой стрелке (при погружении первой
камеры относительно второй).Таким образом, в первом варианте конструкции
преобразовател энергии все виды движени совершаютс относительно нейтральных
точек. Это позвол ет заменить цепь на трос на тех участках кинематической цепной
св зи (см. фиг.3), где цепь не взаимодействует с звездами.
Конические шестерни 51, 52, 53, 54, которые передают вращение от первого вала 8 на
общий (третий) вал 55, позвол ет в определенных пределах 90° мен ть угловое положение
рамы 4 относительно стойки 1.
Выходной вал 56 вл етс общим дл параллельно работающих преобразователей,
установленных вдоль берега мор .
Такое параллельное включение большого количества преобразователей энергии
позвол ет суммировать их моменты вращени и получить большие мощности на общем
выходном валу, а также синхронизовать скорость его вращени .
Дл синхронизации скорости вращени на выходном валу может быть установлен
дополнительный массивный маховика, а также использована классическа система
синхронизации с применением центробежного регул тора скорости вращени [3].
Во втором варианте преобразовател энергии дл передачи угловых колебании рычага
Страница: 7
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
23 из одной плоскости в другую, взаимно перпендикул рную первой, используетс коническа пара шестерен 49, 50. Подбира коэффициент передачи конической пары
шестерен, а также путем изменени соотношени между числами зубцов третьей (Z3) и
первой, второй (Z1, Z2) звезд, возможно создать необходимый момент вращени на
выходном валу.
Во втором варианте на верхнем конце штанги взамен первого блока устанавливаетс четверта звезда 47.
При этом диаметр и число зубцов четвертой и п той звезд должны быть одинаковыми и
больше соответствующих параметров первой и второй звезд. Кроме того, горизонтальное
смещение штока от осей вращени первой и второй звезд должно быть такое, чтобы
обеспечить надежное сцепление цепи 45 со всеми четырьм звездами 12, 13, 41, 42. С
другой стороны (передней) (см. фиг.4) замкнута цепь не контактируетс с первой 12 и
второй 13 звездами, установленными на соответствующих обгонных муфтах 10, 11.
Так как все четыре звезды наход тс в одной плоскости, кинематическа схема цепной
св зи между ними укрощаетс по сравнению с первым вариантом (см. фиг.3).
Во втором варианте конструкции преобразовател рычаг 23 и лопасть 29 св заны с
конической парой шестерен через третью обгонную муфту 59. Эта муфта исполнени III,
группы III [4]. Указанные муфты передают медленное и ускоренное вращение в двух
направлени х.
Они могут быть получены установкой двух муфт с поводковой вилкой (исполнени III)
так, чтобы зубцы ступицы были направлены в разные стороны.
Поводкова вилка муфты 59 св зана с лопастью и может сообщить ступице ускоренное
вращение в обе стороны, выталкива ролики одного звена муфты и расклинива ролики
другого звена, увлека при этом звень за собой.
где Rd - радиус третьей
Линейное вертикальное смещение цепи 46
звезды. Таким образом, угловые колебани рычага 23 на ±?? эквивалентны изменению
высоты волн на ±?l.
Во втором варианте преобразовател энергии, когда штоки креп тс к центрам первых
понтонов 20, лопасти устанавливаютс снизу относительно их осей вращени . При этом,
когда первый понтон окажетс на вершине гребн волны, на лопасть оказываетс максимальное давление от продольного движени волны. Направление вертикального
смещени цепи 46 сохран етс прежним в результате передачи вращени от лопасти 29 к
звезде 44 через первую пару конических шестерен 49, 50.
Дл наиболее эффективного преобразовани кинетической энергии продольного
движени волн на штоке устанавливаетс вод ное колесо с четырьм лопаст ми,
сдвинутыми относительно друг друга на 90°. Число лопастей может быть более четырех.
Так как ось вращени вод ного колеса наход тс выше уровн мор , допасти по очереди
вход т во встречный поток волн. Под давлением волн лопасти вращаютс вокруг оси, что
приводит к вращению выходного вала через обгонную муфту, конические шестерни и
кинематически св занные с ними цепи и звездочки.
Дл оптимального преобразовани энергии объемы первой и второй поплавковых камер
должны быть равны друг другу и при этом должны быть погружены на половину объема под
собственным весом, весом штока и навешенных на него элементов конструкции
преобразовател . Вес второй поплавковой камеры должен быть равен половине веса,
вытесненной объемом камеры морской воды.
В этом случае моменты вращени , создаваемые с помощью первой и второй звезд,
будут равны как при подъеме, так и при опускании первой цепи 14, цепей 45 и 46 или
цепи 62.
Принцип работы третьего варианта преобразовател энергии волн (фиг.6) отличаетс от
второго варианта (фиг.4 и фиг.5) повышенным КПД за счет использовани моментов
воздействи на выходной вал дополнительных сил.
Поставленна цель достигаетс путем введени дополнительной пр мой цепи в каждый
Страница: 8
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
из двух преобразователей движени .
При использовании одной цепи воздействие разных видов движени на цепь (см. фиг.4 и
фиг.5) может оказатьс в противофазе. Моменты их воздействи на цепь имеют
противоположные знаки и взаимно компенсируют друг друга. Так, например, подъем
поплавка приводит к вращению цепи по часовой стрелке, а колебание рычага или
лопасти - против часовой стрелки.
Принцип работы третьего варианта преобразовател энергии волн, конструкци которого
представлена на фиг.6 и фиг.7, заключаетс в следующем.
На стойке 1 установлены два упорных кольца 2. Рама пр моугольна 4, на которой
монтируетс преобразователь, с помощью кронштейнов 3 шарнирно устанавливаетс на
упорных кольцах с возможностью свободного поворота вокруг стойки 1, аналогично
первому и второму варианту. Это необходимо в случае изменени направлени ветра и
волны.
По направлению движени волны на раме 4 вертикально установлены первый 6 и
второй 7 штоки. Количество таких штоков может быть больше двух (три, четыре и т.д.).
Штоки 6,7 имеют возможность свободного поступательного движени по вертикали.
Под воздействием волн на подводную часть преобразовател , т.е. на поплавковые
камеры, они устанавливаютс вдоль направлени волн.
Конические шестерни 51, 52, 53, 54, которые передают вращение от первого вала 8 на
общий выходной вал 55, к которому подключаютс мультипликатор и электрогенератор,
позвол ет мен ть угловое положение рамы относительно направлени волны в
пределах ±90°. При этом выходной вал 55 вл етс общим дл параллельно работающих
преобразователей, установленных вдоль берега мор . Такое параллельное включение
большого количества преобразователей энергии позвол ет получить большие мощности на
общем выходном валу и синхронизирует скорость его вращени .
Дл синхронизации скорости вращени на общем выходном валу 55 может быть
установлен массивный маховик, а также использована классическа система
синхронизации с применением центробежного регул тора скорости вращени [Алиев А.С.
Преобразователь энергии текучей среды, патент РФ №2253039 от 07.04.2005 г.]В третьем
варианте преобразовател энергии дл передачи угловых колебании рычага 23 из одной
плоскости в другую взаимно перпендикул рную первой, используетс коническа пара
шестерен 49, 50. Подбира коэффициент передачи конической пары путем изменени соотношени между числами зубцов восьмой (Z8) 42 и первой, второй (Z1, Z2) 12, 13
звезд, возможно, создать необходимый момент вращени на выходном валу. В третьем
варианте на верхнем конце штока 6 взамен первого блока 16 устанавливаетс дев та звезда 43.
При этом диаметр и число зубцов дев той и дес той 44 звезд должны быть
одинаковыми и больше соответствующих параметров первой и второй звезд. Кроме того,
горизонтальное смещение штока от осей вращени первой и второй звезд должно быть
такое, чтобы обеспечить надежное сцепление цепи 61 со всеми трем звездами 12, 43,
44. С другой стороны (передней) (см. фиг.6), замкнута цепь 61 не контактируетс с
первой 12 звездой, установленной на обгонной муфте 10.
где Rg - радиус дес той
Линейное вертикальное смещение цепи 61
звезды 44. Таким образом, угловые колебани рычага 23 или поворота вод ного колеса 65
на угол +?? эквивалентно изменению высоты волн +?l.
Дл наиболее эффективного преобразовани кинетической энергии продольного
движени волн на 6 штоке устанавливаетс вод ное колесо с четырьм лопаст ми,
сдвинутыми относительно друг друга на 90°. Число лопастей может быть более четырех.
Так как оси вращени лопастей наход тс выше уровн мор , допасти по очереди вход т
во встречный поток волн. Под давлением волн допасти вращаютс вокруг оси и привод т к
вращению выходного вала через обгонную муфту 67 конических шестерен и кинематически
св занных с ними цепи 61 и звездочки 12.
Страница: 9
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
При этом когда первый понтон окажетс на вершине гребн волны, на лопасть
оказываетс максимальное давление от продольного движени волны. Направление
вертикального смещени цепи 61 сохран етс прежним в результате передачи вращени от лопасти 29 к звезде 44 через первую пару конических шестерен 49, 50.
Дл оптимального преобразовани энергии объемы первой и второй поплавковых камер
должны быть равны друг другу и должны быть погружены на половину объема под
собственным весом вертикально двигающихс частей преобразовател движени , т.е.
весом штока и навешенных на него элементов конструкции преобразовател . Вес второй
поплавковой камеры должен быть равен половине веса вытесненной объемом камеры
морской воды.
В этом случае моменты вращени , создаваемые с помощью первой и второй звезд,
будут равны как при подъеме, так и при опускании цепей 14 или 62.
Повышение КПД обеспечиваетс за счет одновременного использовани кинетической и
потенциальной энергий волн.
Дл этой цели вводитс дополнительно пр молинейный шестой цепь 62 в каждый из
двух преобразователей движени . При использовании одной цепи воздействи разных
видов движени на цепь (см. фиг.4 и фиг.5) могут оказатьс в противофазе. При этом
моменты их воздействи на цепь имеют противоположные знаки и взаимно компенсируют
друг друга. Так, например, подъем поплавка приводит к вращению цепи по часовой
стрелке, а колебание рычага или лопасти - против часовой стрелки.
Введение второй цепи 62 и кинематически св занных с ним звезд 43, 13 позвол ет
суммировать моменты воздействи всех п ти видов движени : подъем и опускание первой
поплавковой камеры, колебани рычага часовой и против часовой стрелки, а также
вращение вод ных колес 65, 74 по часовой стрелке.
Нижн звездочка 44 устанавливаетс на одной оси неподвижно с ведомой конической
шестерней.
Кроме того, на оси вращени ведущей конической шестерни 49 неподвижно
установлены ступицы двух обгонных муфт 67, 68. При этом обойма обгонной муфты 68
св зана через фланец 70 с вод ным колесом 65, а обойма другой муфты 68 с помощью
кольца неподвижно св зана с рычагом 23. При этом направление вращени данных
обгонных муфт совпадает. Ступица дев той обгонной муфта 69 св зана с дев той
конической шестерной 73. Обойма обгонной муфты 69 через кольцо 72 взаимодействует с
рычагом 23.
Вод ные колеса 65, 74 неподвижно св заны с фланцем 70. Дл этой цели их
неподвижно соедин ют с осью 75. При этом ступицы обгонных муфт 67, 68, 69 и
конические шестерни 49, 73 шарнирно установлены на оси 75 с возможностью свободного
вращени .
При наличии таких кинематически св занных п ти обгонных муфт I группы [Анурьев В.И.
Справочник конструктора машиностроител . М. / "Машиностроение", 1980 г., том 2,
стр.215-220] исключаетс взаимна компенсаци моментов от сил воздействи указанных
п ти движений элементов конструкции преобразовател от воздействи волн.
Направление вращени семи обгонных муфт устанавливаетс таким образом, чтобы
перва цепь, вращающа с по часовой стрелке, работала под воздействием вращени вод ного колеса и поворота рычага 23 по часовой стрелке. При этом дополнительный
момент вращени на валу создаетс еще за счет поступательного движени цепи вверх,
которое осуществл етс с помощью штока 6, св занной с первой поплавковой камерой 20.
Концы шестой цепи 62 неподвижно соединены с ос ми вращени седьмой 43 и восьмой
44 звезд.
Шеста цепь 62 совершает возвратно - поступательное движение и передает вращение
на нижний (второй) вал 9 с помощью звезды 13 и обгонной муфты 11 при опускании штока
6 вниз. При движении цепи 62 вверх вращение передаетс верхнему валу 8 с помощью
звезды 63, установленной на обгонной муфте. Таким образом, на нижний вал воздействует
момент вращени от одной силы, а на верхний вал - четырех сил.
Страница: 10
RU 2 300 663 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
В результате моменты вращени от всех п ти сил складываютс , что позвол ет
повысить КПД преобразовател энергии волн.
Верхн звезда 43 свободно вращаютс на оси, закрепленной к верхнему концу штока 6.
Шток совершает возвратно-поступательное движение в вертикальном направлении под
воздействием волн на поплавковую камеру 20.
Дл исключени поворота штока и св занных с ним цепей вокруг оси шток и отверсти в
раме 4 могут иметь пр моугольный профиль.
Могут быть и другие конструктивные решени . Например, направл ющий стержень 5
соедин етс параллельно со штоком или два штока меньшего сечени , могут быть
соединены параллельно друг другу и т.д.
Следует заметить, в случае необходимости при соответствующем упрощении
конструкции в преобразователе энергии волн может быть использовано каждое из ниже
указанных движений в отдельности:
а) вертикальное движение первой герметичной камеры (понтона) вверх и вниз,
преобразующее потенциальную энергию волн;
б) колебательное движение рычага, св зывающего понтоны друг с другом,
преобразующее также потенциальную энергию волн;
в) вращательное движение вод ного колеса, преобразующее кинетическую энергию
продольного потока волн.
Преобразователь энергии волн может найти применение дл создани автономных
источников электрической и механической энергии и тепла там, где нет
централизованного электроснабжени .
Преобразователь энергии волн также может быть использован дл создани лодок,
гребной винт которых вращаетс от общего выходного вала через мультипликатор.
Потенциальными потребител ми таких преобразователей вл ютс пограничники,
охотники, рыболовы, фермеры и т.д.
Формула изобретени 1. Преобразователь энергии волн, содержащий кинематически св занные неподвижную
стойку, поплавковые камеры, раму, вал, мультипликатор и электрогенератор,
отличающийс тем, что дополнительно содержит второй вал, первую и вторую шестерни и
не менее двух преобразователей движени , причем перва и втора шестерни
установлены неподвижно на валах и взаимодействуют друг с другом.
2. Преобразователь энергии волн по п.1, отличающийс тем, что каждый
преобразователь движени содержит вертикальный шток, установленный с возможностью
вертикальных колебаний, на верхнем конце которого установлен первый блок, а на нижнем
- треть звезда, взаимодействующа с первой и второй поплавковыми камерами, а также
перва и втора обгонные муфты со звездами, установленные на соответствующих валах и
взаимодействующие через первую и вторую цепи с третьей звездой.
3. Преобразователь энергии волн по п.2, отличающийс тем, что каждый
преобразователь движени содержит рычаг, соедин ющий первую и вторую поплавковые
камеры друг с другом, жестко св зан с третьей звездой и лопастью, котора через
первые и вторые тросы и цепи взаимодействует с первой и второй звездами.
4. Преобразователь энергии волн по п.3, отличающийс тем, что преобразователь
движени содержит первую пару конических шестерен, ведуща шестерн которой
взаимодействует с подпружиненной лопастью, а ведома шестерн - с восьмой звездой,
при этом на верхнем конце штока установлена седьма звезда, взаимодействующа с
третьей цепью.
5. Преобразователь энергии волн по п.4, отличающийс тем, что преобразователь
движени содержит дополнительно п тую и шестую обгонные муфты, через которые
лопасть и поплавковые камеры взаимодействуют с восьмой звездой.
6. Преобразователь энергии волн по п.5, отличающийс тем, что преобразователь
движени содержит дополнительно первое и второе вод ные колеса, которые через
Страница: 11
CL
RU 2 300 663 C1
5
седьмую обгонную муфту и первую коническую пару шестерен взаимодействуют с дев той
звездой, при этом перва и втора поплавковые камеры через восьмую, дев тую обгонные
муфты и конические шестерни взаимодействуют также с дев той звездой.
7. Преобразователь энергии волн по п.1, отличающийс тем, что первый вал через две
пары конических шестерен взаимодействует с общим выходным валом, к которому
параллельно подключены идентичные преобразователи энергии волн, а на выходе
которого установлены мультипликатор и генератор.
8. Преобразователь энергии волн по п.1 или 7, отличающийс тем, что на общем
выходном валу неподвижно установлен маховик.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Страница: 12
RU 2 300 663 C1
Страница: 13
DR
RU 2 300 663 C1
Страница: 14
RU 2 300 663 C1
Страница: 15
RU 2 300 663 C1
Страница: 16
RU 2 300 663 C1
Страница: 17
RU 2 300 663 C1
Страница: 18
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
722 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа