Волновая энергетическая установка

Полезная модель относится к преобразователям энергии волн для питания электрической энергией плавучих морских платформ.

Волновая энергетическая установка содержит каркас с вертикальными стойками (1), направляющими находящийся внутри каркаса поплавок (4), имеющий возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения. Поплавок (4) через шток (16) и цепную передачу кинематически связан с передаточным механизмом, состоящим из узла с коническими зубчатыми шестернями (6, 8, 9), ступицами (10, 11) с обгонными муфтами, которые преобразуют возвратно поступательное перемещение поплавка (4) в одностороннее вращение центральной конической зубчатой шестерни (6), с осевым наконечником (7) которой через мультипликатор (26) или непосредственно связан один или несколько электрогенераторов (5).

Полезная модель относится к преобразователям энергии волн для нетрадиционных источников электрической энергии плавучих морских платформ нефтедобывающей промышленности и других областях нетрадиционной энергетики.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии волн, содержащее, как и предлагаемое устройство, опорную раму с вертикальными направляющими, размещенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения поплавок, связанный с передаточным механизмом, обеспечивающим кинематическую связь поплавка с электрогенератором. В известном устройстве для обеспечения одностороннего вращения ротора электрического генератора используются храповые механизмы, имеющие соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, закрепленный неподвижно, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя часть которого имеет противоположную закрутку (см. патент RU 2286476 С2, опубликованный 27.10.2006 Б.И. 30) прототип.

Недостатком прототипа является сложность преобразователя возвратно-поступательного движения поплавка во вращательное движение ротора электрогенератора, большие потери энергии преобразования за счет потерь на трение скольжения по пластичным винтовым участкам вертикального вала, ускоряющих его износ, большая разница вращающего момента на валу при подъеме поплавка и его обратном ходе, усугубляющаяся при увеличении мощности установки.

Технический результат заключается в упрощении конструкции волновой энергетической установки, уменьшении потерь преобразования возвратно-поступательного перемещения поплавка и обеспечения равенства вращающих моментов при перемещении поплавка вверх и вниз, в возможности достижения больших мощностей установки.

Технический результат достигается тем, что волновая энергетическая установка содержит двухсекционный каркас, вертикальные стойки которого, размещенные между верхним и нижним основаниями, являются одновременно направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка, способного к возвратно-поступательному вертикальному перемещению, а в верхней секции которого расположен передаточный механизм, обеспечивающий кинематическую связь поплавка с электрогенератором. Особенностью является то, что передаточный механизм, установленный снизу на верхнем основании каркаса, содержит центральную горизонтально или вертикально расположенную коническую зубчатую шестерню с осевым наконечником, для кинематической связи с электрогенератором, в диаметрально противоположных точках которой она связана с двумя зеркально расположенными одинаковыми боковыми коническими зубчатыми шестернями, с фиксацией посаженными на ступицах с обгонными муфтами и звездочками на них, размещенными соосно и встречно на объединенной оси и установленных на верхнем основании кронштейнах, а обе обгонные муфты через звездочки и замкнутые передаточные цепи связанны с штоком, один конец которого скреплен с поплавком, а другой- с передаточными цепями. Замкнутые передаточные цепи, охватывающие звездочки обеих обгонных муфт, натянуты вертикально с помощью подвижных натяжных блоков, установленных на одной оси между кронштейнами, закрепленными на промежуточной платформе каркаса, а расстояние между звездочками обгонных муфт и натяжными блоками больше, чем длина хода поплавка. Второй конец штока с помощью поперечной планки скреплен с обеими замкнутыми передаточными цепями на уровне, отстоящем от оси натяжных блоков не менее длины их радиуса при крайнем положении поплавка. Поплавок внутри закреплен балластом, вес которого вместе с весом корпуса поплавка и скрепленного с ним штока равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка. Возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения поплавка обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка и опирающимися на направляющие стойки каркаса. На нижнем основании и промежуточной платформе установлены демферы, обращенные к поплавку, предотвращающие жесткое касание поплавка с основанием и промежуточной платформой при его крайних положениях. Осевой наконечник центральной конической зубчатой шестерней с односторонним направлением вращения кинематически связан с одним или несколькими электрогенераторами непосредственно или через мультиплексор.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - волновая энергетическая установка в общем виде; фиг.2 - вид на поплавок сверху; фиг.3 - вид замкнутой передаточной цепи и ее связи с штоком.

Волновая энергетическая установка (фиг.1) содержит двухсекционный каркас, вертикальные стойки 1 которого, размещенные между верхним и нижним основаниями 2, 3, являются одновременно направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка 4, способного к возвратно-поступательному вертикальному перемещению, а в верхней секции которого расположен передаточный механизм, обеспечивающий кинематическую связь поплавка 4 с одним или несколькими электрогенераторами 5. Передаточный механизм, установленный снизу на верхнем основании 2 каркаса, содержит центральную горизонтально или вертикально расположенную коническую зубчатую шестерню 6 с осевым наконечником 7 для кинематической связи с электрогенератором 5, в диаметрально противоположных точках которой она связана с двумя зеркально расположенными одинаковыми боковыми коническими зубчатыми шестернями 8, 9, с фиксацией посаженными на ступицах 10, 11 с обгонными муфтами и звездочками 12, 13 на них, размещенными соосно и встречно на объединенной оси 14 и установленных на верхнем основании 2 кронштейнах 15, а обе обгонные муфты через звездочки 12, 13 и замкнутые передаточные цепи 16 связаны с штоком 17, один конец которого скреплен с поплавком 4, а другой- с передаточными цепями 16. Замкнутые передаточные цепи 16, охватывающие звездочки 12, 13 обеих обгонных муфт, натянуты вертикально с помощью подвижных натяжных блоков 18, установленных на одной оси 19 между кронштейнами 20, закрепленными на промежуточной платформе 21 каркаса, а расстояние L между звездочками 12, 13 обгонных муфт и натяжными блоками 18 больше, чем длина L1+L2 хода поплавка. При крайнем нижнем положении поплавка 4 второй конец штока 17 с помощью поперечной планки 22 скреплен с обеими замкнутыми передаточными цепями 16 (см. фиг.3) на уровне, отстоящем от оси 19 натяжных блоков 18 не менее длины их радиуса. Поплавок 4 внутри заполнен балластом 23, вес которого вместе с весом корпуса поплавка 4 и скрепленного с ним штока 17 равен весу воды, вытесненный половиной объема поплавка 4. Возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения поплавка 4 обеспечивается опорными роликами 24, размещенными на боковых поверхностях поплавка 4, и опирающимися на направляющие стойки 1 каркаса (см. фиг.2). На нижнем основании 3 и промежуточной платформе 21 установлены демферы 25, обращенные к поплавку 4, предотвращающие жесткое касание поплавка 4 с основанием 3 и промежуточной платформе 21 при его крайних положениях. Осевой наконечник 7 центральной конической зубчатой шестерни 6 с односторонним направлением вращения кинематически связан с одним или несколькими электрогенераторами 5 непосредственно или через мультипликатор 26. Шток 17 закреплен на верхней поверхности поплавка посредством уголков 27, позволяющим его незначительное отклонение от вертикали в плоскости замкнутых передаточных цепей 16, а опорные ролики 24 установлены на своих осях между кронштейнами 28, закрепленными на боковой поверхности сверху и снизу поплавка 4. За счет ступиц 11, 12 с обгонными муфтами, установленными соосно и встречно на общей оси с соединяющей втулкой 29 центральная коническая зубчатая шестерня 6 будет иметь одностороннее направление вращения при перемещении поплавка 4 вверх и вниз. За счет балласта 23 поплавок 4 при штиле будет погружен на половину. При прохождении гребня и впадины волны силы, действующие на шток 17, будут одинаковые, следовательно вращающие моменты при подъеме и опускании поплавка 4 будет достигать одинаковой величины, что благотворно для динамики преобразователя. Максимальный коэффициент использования установки может быть достигнут при установочном погружении поплавковой секции (при штиле) до ее середины, т.е. когда L1=L2, H=L/2.

1. Волновая энергетическая установка содержит двухсекционный каркас, вертикальные стойки которого, размещенные между верхним и нижнем основаниями, являются одновременно направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка, способного к возвратно-поступательному вертикальному перемещению, а в верхней секции которого расположен передаточный механизм, обеспечивающий кинематическую связь поплавка с электрогенератором, отличающаяся тем, что передаточный механизм, установленный снизу на верхнем основании каркаса, содержит центральную горизонтально или вертикально расположенную коническую зубчатую шестерню с осевым наконечником для кинематической связи с электрогенератором, в диаметрально противоположных точках которой она связана с двумя зеркально расположенными одинаковыми боковыми коническими зубчатыми шестернями, с фиксацией посаженными на ступицах с обгонными муфтами и звездочками на них, размещенными соосно и встречно на объединенной оси и установленных на верхнем основании кронштейнах, а обе обгонные муфты через звездочки и замкнутые передаточные цепи связаны с штоком, один конец которого скреплен с поплавком, а другой - с передаточными цепями.

2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что замкнутые передаточные цепи, охватывающие звездочки обеих обгонных муфт, натянуты вертикально с помощью подвижных натяжных блоков, установленных на одной оси между кронштейнами, закрепленными на промежуточной платформе каркаса, а расстояние между звездочками обгонных муфт и натяжными блоками больше, чем длина хода поплавка.

3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что второй конец штока с помощью поперечной планки скреплен с обеими замкнутыми передаточными цепями на уровне, отстоящем от оси натяжных блоков не менее длины их радиуса при крайнем нижнем положении поплавка.

4. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что поплавок внутри заполнен балластом, вес которого вместе с весом корпуса поплавка и скрепленного с ним штока равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка.

5. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения поплавка обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка и опирающимися на направляющие стойки каркаса.

6. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что на нижнем основании и промежуточной платформе установлены димферы, обращенные к поплавку, предотвращающие жесткое касание поплавка с основанием и промежуточной платформой при его крайних положениях.

7. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что осевой наконечник центральной конической зубчатой шестерни с односторонним направлением вращения кинематически связан с одним или несколькими электрогенераторами непосредственно или через мультипликатор.