Преобразователь энергии морских волн в электрическую энергию

Е ИЗОБРЕТЕН ОП ТЕНТУ щения данных выступов. Электрогенератор и зубчатые коробки передачи размещены во внутреннем элементе. Две зубчатые рейки прикреплены к корпусу наружного сферического элемента в диаметрально противоположных каналах, две другие - к внутренней. поверхности корпуса среднего элемента в обпааи выступов, последняя - к верхней части мачты с противоположной стороны от рейщ Входные валы коробок передач кинематически связаны с рейками; выходные - с ротором электрогенератора с обеспечением его одностороннего .вращения муфтами Мачта прикреплена к опоре цилиндричскими Шарнирами, расположенными горизоитально и перпендикулярно друг другу, и аккумуляторами энергии, установленными с наклоном и равномерно по окружности. 1 зл.: -пц 2 ил. Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(78) Агафонов Владимир Григорьевич .(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ МОРСКИХВОЛН В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ(57) Сущность изобретения; плавучее средство выполнено составным в виде внутреннего, среднего инаружного сферических элементов, установленныхдруг в друге с общим центром и с возможностьюповорота относительно друг друга с помощью четырех диаметрально противоположных цилиндрических выступов, попарно и взаимно перпендикулярно выполненных иа внутреннем и среднем элементах вцентральной горизониальной плоскости, ипазов во внешнем и среднем элементах для размеиц 2002977 С13 14Изобретение относится к морской энергетике и может быть использовано в качестве автоматически действующей электростанции как в автономном использовании, так и включением в энергетическую систему,Известно устройство для использования энергии волн, имеющее общие признаки; поплавок - как .положительная плавучесть, вертикальная опора с рейкой и генератор, который в этом устройстве три, а также принцип отбора энергии вертикального перемещения. поплавка. Но такое устройство без генераторов способно вырабатывать только редко пульсирующий ток, возникающий при движении поплавка только вниз или вверх, так как обратный ход поплавка будет холостым. Кроме того, не используется динамическая сила набегающей волны и наклонные движения поплавка, В устройстве с генераторами уменьшается возможность получения даже пульсирующего тока, так как при повороте поплавка относительно оси ротор генератора выходит из зацепления с ойорой, чем отключает себе передачу вращающего момента, а поворот в противоположную сторону невозможен, так как не позволяет , зубчатое зацепление и, кроме того, затрудняет передачу вращающего момента на ротор генератора. При повороте поплавка относительно оси шестерня ротора генератора перемещается по дуге окружности и, следовательно, выходит из зацепления с рейкой. опоры, Поворот поплавка относительно горизонтальных осей, если даже исключить зубчатое зацепление ротора генератора с рейкой опоры, может. вызвать поворот ротора относительно статора или наоборот у генераторов на некоторый угол, после чего будет холостой поворот в обратном направлении и т.д. с некоторыми паузами в движениях но не вращение, Как известно, на малом угле поворота ротора относительно статора электроток не получить и реаерсивных генераторов пока нет, Таки образом, устройство не работоспособно.Цель изобретения - получение электрического тока от природной энергии морских волн для широкого использования его в хозяйственной деятельности человека,В предлагаемом преобразователе имеется техническое решение по преобразованию работы .всех возможных движений плавучего средства от действия волн: вертикальных - в своих направлениях, наклонных (кренящих) - в любом направлении, и сме-.щений относительно центра опоры от динамического воздействия волн - в любом направлении; и при любом направлении ветра и волн, даже тогда, когда они не совпадают, а также при переменном направлении и силы ветра, т.е. когда длина волны 5 меняется, а следовательно, меняется и преобладающий вид движения от волн при постоянных размерах плавучего средства - от вертикального к наклонному или наоборот,Эффективность автоматически действу ющего преобразователя энергии морскихволн можно определить по приближенному расчету одной наиболее значимой составляющей формулы мощности Н установки18 Н = Но + Нк +НуНо =0,01 Р,ч , кВт,где Нв - мощность, получаемая от вертикального движения плавучего средства;Н - мощность, получаемая от кренящихдвижений;Ну - мощность, получаемая от ударного,. действия волн;Р - сила, действующая на механизм передачи, равная приближенно водоизмещению плавучего, средства;ч - скорость вертикального движенияплавучего средства;30 ц - КПД передачи;0,01 - переводной коэффициент в киловатты.П р и м е р, Для средних значений Р и чР=100 т, -1 мс).ЗБ= 1000 тукВт.Указанная цель достигается тем, чтоволны приводят плавучее средство в движе 4 б ние одновременно: вертикальное - относительно мачты с двумя продольными зубчатыми рейками, проходящее через центральную трубу плавучего средства; где осуществляется двусторонний контакт между 50 зубчатыми рейками мачты и шестернямивходных валов центральной коробки передач, преобравующий механизм которой обеспечивает передачу работы движения плавсредства в обоих направлениях к элекбб трогенератору. при этом составная мачта внижней части соединена с неподвижной опорой; наклонное - наружного элемента плавучего средства, имеющего вид усеченной сверху и снизу сферической полой коль. цевой емкости, . относительноохватываемого им внутреннего элемента - замкнутой сферы,.между которыми имеется связующее среднее звено - также усеценная сверху и снизу сферическая карданная оболочка, с одним общим центром для всех 5 трех сферических элементов, имеющих между собой попарно одну степень свободы относительного движения, в результате которого по двум взаимно перпендикулярным вертикальным плоскостям в диаметрально 10 противоположных тоцках осуществляется передача работы от движущихся в противоположных направлениях зубчатых: реек, имеющих форму дуги окружности и укрепленных на боковых поверхностях вертикальных каналов наружного элемента - две рейки. и две другие - на корпусе среднего сферического элемента, к шестерням на входных валах соответствующих коробок передач, размещенныхво внутреннем сфе рическом элементе, и:через механизм преобразования . этих коробокк электрогенератору; горизонтальное смещение всего устройства под действием динамической силы набегающей волны с 25 наклоном мачты и перемещением плавучего средства относительно наклоняющейся мачты, имеющей в нижней части - в опорной трубе цилиндрические взаимно перпендикулярные и горизонтально расположенные 3,0 два шарнира, а также телескопические пружинные или пневматические четыре аккумулятора энергии для возвращения устройства в центральное положение, при этом происходит и наклонное, т.е. кренящее движение внутренней сферы относительно наружного и среднего сферических элементов, и все движения элементов плавучего средства в любом направлении передаютсяна ротор генератора через описанные выше 40 механизмы. Таким образом при горизонтальном смещении всегда имеет место вертикальное и наклонное движения элементов плавсредства.От ведущих шестерен работа всех аидов движения устройства передается через механизм преобразования, включающий в себя пять идентичных коробок передач, к ротору генератора, Каждая из коробок состоит из муфты свободного хода, осуществ ляющей прямую передачу вращающего момента, и из двух зубчатых колес с промежуточными шестернями и двумя муфтами свободного хода,.осуществляющими восприятие и передачу противоположного вра щения ведущей шестерни и сохранение одностороннего вращения на выходном валу,Таким образом, предлагаемое устройство отличается как конструктивно, так и аозможностью получения электрического тока, причем большой мощнос 1 и. как преобразующее работу всех возможных движений элементов плавучего средства от волн; вертикального в обоих направлениях. наклонного на всей окружности, а также смещение и возврат от удара волны, т.е. горизонтального, и в любом направлении; а движущей силой является масса всего плавучего сред-ства, а не подвешенный груз. или крыло устройства у известных, при этом осуществляется непосредственная связь - зубчатая передача между объектом движения иротором электрогенератора,На фиг,1 изображен общий вид преобразователя энергии волн в разрезе половины конструкции; на фиг.2 - сечение А - А на фиг.1;Наружный сферический элемент 1 плавучего средства представляет собой две усеченные сферы, расположенные одна в другой и скрепленные герме;ично плоским вверху и выпуклым внизу кольцами, Верхнее кольцо является палубой. Наружныйэлемент 1 имеет на внутренней сферической поверхности с диаметрально противоположных сторон два коробчатой формы канала 2 в вертикальной плоскости, Внутри наружного элемента 1 помещается внутренний элемент - сфера 3 с вертикальной центральной трубой 4, внутри которой находится мачта 5 с двумя диаметрально расположенными продольными зубцатыми рейками б. Мачта 5 входит в опорную трубу 7, являющуюся продолжением мачты с четырьмя шарнирно закрепленными по концам телескопическими пружинными или пневматицескими аккумуляторами 8 эйергии для возвращения мачты и всего устройства в центральное вертикальное положение и двумя шарнирами 9 взаимно перпендикулярнь 1 х и горизонтально расположенных цилиндрических пальцев и заканчивающуюся неподвижной опорой 10, На внутренней поверхности мачты 5 крепятся подвижно угловые рычаги 11 со стопорными пальцами для крепления и разъединения мачты 5 с опорной трубой 7 при помощи штанги 12. Нижний конец мачты 5 имеет двусторонний симметричный вырез для того, чтобы при сочленении занять строго определенное положение относительно . опорной трубы 7, которая имеет два направляющих пальца 13, Между наружным сферическим элементом 1 и внутренней сферой 3 имеется средний сферический элемент 14 - карданная подвеска. Сфера 3 имеет с диаметрально противоположных сторон в горизонтальной плоскостидва шипа выступы.15, помещенные в подшипниках. пазах средне 2002977го сферического элемента 14, Последний роны, и через соответствующие коробки петакжеимеетпоперпендикулярномудиамет- редач и коническую зубчатую передачу 30ру аналогичные два шипа-выступа 16, поме- передается вращение опять тому же роторущенные в подшипниках, пазах наружного генератора 19, причем крен может быть исферического элемента 1. В каналах 2 с бо такой, когда задействованы одновременноковых сторон укреплены зубчатые рейки 17, обе пары,.т,е; четыре коробки передач, Пяимеющие форму дуг.окружности, Аналогич- тая коробка передач, размещенная на центные зубчатые рейки 18 укреплеы на внут- ральной трубе 4, включается в работу приренней поверхности среднего сферического вертикальном движении плавучего средстваэлемента 14. Внутри сферы 3 размещены 10 на волне, т,е. сферических элементов 1, 3 иэлектрогенератор 19 и йять коробок 20 пе относительно мачты 5 с зубчатыми рейка-.редач,ми 6, в зацеплении с которыми находятсяПреобразователь энергии морских волн две ведущие шестерни пятой коробки переработает следующим образом. дач.Под воздействием волны наружный 15 При смещении плавучего средстваотносферический элемент 1 получает крен отно- сительно центра опоры 10 под воздействисительносферы 3,вертикальноеперемеще- ем ударной силы волны мачта 5ние вместе со сферой 3 относительно мачты наклоняется. При этом сфера 3 также накло 5 и смещение всего плавучего средства от- няется относительно элементов 1 и 14, т;е.носительно центра опоры 10 с наклоном 20 происходят те же действия, что и при крене,мачты 5,Ъ а также перемещение сферических элеменПри крене наружного сферического эле- тов 1, 3 и 14 относительно мачты 5, т.е, те жемента 1 ведущая шестерня 21., находящаяся действия, что и при вертикальном движениив зацеплении с зубчатой рейкой 17, приво- .,плавучего средства относительно мачты 5.дится во вращательное движение и через 25 Возврат системы происходит под действикоробку передач 20, а в ней через муфту ем сжатой пружины или воздуха аккумулясвободного хода прямой передачи 22 вра- торов 8, Таким образом, любое движениещает ротор генератора 19. При возврателюбогозлементаплавсредстваотносительэлемента 1 шестерня 21 вращается в проти- но друг друга и мачты вызывает передачувоположном направлении и включается 30 вращающегомомента.на вал ротора генерамуфта 23 свободного хода, вследствие чего тора.вращаются шестерни 24 - 26, и через муфту При снятии плавучего средства с рабо 27 свободного хода передается вращатель- чей точки для ремонта нажимается вниз рыное.движение ротору генератора 19, кото- чаг 31, другой конец которого поднимаетрый всегда вращается в одном 35 штангу 12, а соединенные с ней угловыенаправлении. При этом с противоположной рычаги 11 поворачиваются и выходят стостороны элемента 1 действует своя анало- порные пальцы из отверстий опорной трубыгичная коробка передач. и через промежу- . 7. После этого приподнимается мачта 5 доточный вал 28 передается вращение ротору выхода ее из трубы 7, фиксируется в такомгенератора 19, При крене элемента 1 в пер положении, отсоединяется электрокабель и.,пендикулярной плоскости приводятся ео плавучее средство отбуксировывается.вращение ведущая шестерня 29 и такая же (56) Авторское свидетельство СССРведущая шестерня с противоположной сто- М 1548499, кл, Г 03 В 13/12, 1988,Формула изобретения 45ставным в виде внутреннего, среднего и1, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ наружного сферических элементов,уста- .МОРСКИХ ВОЛН В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ новленных друг в друге с общим центром и ЭНЕРГИЮ, содержащий плавучее средст- с возможностью поворота относительно во с центральным отверстием, вертикаль друг друга с помощью четырех диаметную мачту с опорой в нижней части и рально противоположных цилиндрических электрогенератор, кинематически связан- выступов, попарно и взаимно перпендикуный с зубчатой рейкой, укрепленной на лярно выполненных на внутреннем и сред-. верхней части мачты, расположенной в нем элементах в центральной центральном отверстии, отличающийся 55 горизонтальной плоскости, и пазов во тем, что, с целью получения электроэнер- внешнем и среднем элементах для размегии для хозяйственной деятельности чело- щения данных выступов. а все устройство. века как от автономного источника, так и снабжено пятью зубчатыми коробками певключением устройства в энергетическую редач с муфтами свободного хода, четырьсистему, плавучее средство выполнено со- мя телескопическими пружинными илипневматическими аккумуляторами энер- . гии, двумя цилиндрическими шарнирами и пятью дополнительными зубчатыми рейками, при этом электрогенератор и коробкипередач размещены во внутреннем эле менте, две дополнительные зубчатые рейки прикреплены к корпусу наружного сфеоического элемента в диаметрально противоположных каналах, две другие - к внутренней поверхности корпуса среднего 10 элемента в области его выступов, а последняя - к верхней части мачты с противоположной стороны от упомянутой зубчатой рейки, входные валы коробок передач кинематически связаны с рейками, выходные - с ротором электрогенератора с обеспечением его одностороннего вращения с помощью муфт, а мачта прикреплена к опоре при помощи цилиндрических шарниров, расположенных горизонтально и перпендикулярно друг к другу, и упомянутых аккумуляторов энергии, установленных с наклоном и равномерно по окружности,2. Преобразователь по. и.1, отличающийся тем, что внешний и средний сФерические элементы выполнены усеченными сверху и снизу, причем средний - в виде оболочки,2002977 еда Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035. Москва, Ж. Раущская наб., 4/5 аказ 3225 изводственно-,издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1ф Составит Техреа М В.Агафоновгентал Корректор С; Юско