RU114345U1

RU114345U1 - WAVE CONVERTER

Info

Publication number: RU114345U1
Application number: RU2011136080/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Геннадьевич Вдовенко
Original assignee: Андрей Геннадьевич Вдовенко
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2012-03-20

Abstract

1. Волновой преобразователь, включающий поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся трубопроводом с преобразующим механизмом, генератор электрического тока, отличающийся тем, что штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, а преобразующий механизм закреплен на берегу водоема и выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженным рейкой вращения вала генератора тока, при этом вал вращения генератора тока снабжен маховиком. ! 2. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°. ! 3. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что поршневой блок установлен на шарнирной опоре. ! 4. Волновой преобразователь по п.1, отличающийся тем, что рейка, контактирующая с валом вращения генератора тока, выполнена откидной с пилообразными зубьями. 1. A wave converter, including a float, fixed on a rod, movably mounted on a support and connected to a piston unit communicating with a pipeline with a converting mechanism, an electric current generator, characterized in that the rod with its free end is fixed to the piston rod of the piston unit with the possibility of initiating a reciprocating the translational movement of the piston in the cylinder of the piston unit, and the converting mechanism is fixed on the bank of the reservoir and is made in the form of a hydraulic cylinder with a piston equipped with a rod of rotation of the current generator shaft, while the rotation shaft of the current generator is equipped with a flywheel. ! 2. Wave converter according to claim 1, characterized in that the float is provided with a front front wall with an angle of inclination to the vertical of 30-45 °. ! 3. Wave converter according to claim 1, characterized in that the piston unit is mounted on a hinged support. ! 4. Wave converter according to claim 1, characterized in that the rail contacting with the rotation shaft of the current generator is made of folding with sawtooth teeth.

Description

Полезная модель относится к гидроэнергетике, в частности к устройствам получения электроэнергии от волн открытых водоемов.The utility model relates to hydropower, in particular to devices for generating electricity from waves of open water bodies.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая вертикальную, укрепленную на дне опору, качающуюся штангу, установленную на опоре с возможностью вращения вокруг оси опоры, поплавок, закрепленный на одном из концов качающейся штанги, причем, поплавок имеет впускное снизу и выпускное сверху отверстия, снабженные управляемыми дистанционно клапанами, и электрогенератор, расположенный на берегу и связанный с гидротурбиной, соединенной с аккумулятором гидропотенциальной энергии, вертикальная, укрепленная на дне опора, имеет длину такую, что верхний ее конец находится под водой при любой возможной силе волнения, датчик силы волнения, связанный с управляемыми дистанционно клапанами, поплавок подключен к пневмомагистрали, соединенной с источником давления, качающаяся штанга механически соединена с насосом, который соединен трубопроводом с аккумулятором гидропотенциальной энергии на берегу, аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде водонапорной башни, при этом аккумулятор гидропотенциальной энергии выполнен в виде гидро-пневмоаккумулятора, гидротурбина, насос и аккумулятор гидропотенциальной энергии объединены в замкнутый контур, а датчик силы волнения выполнен в виде датчика гидростатического давления расположенного на качающейся штанге вблизи узла крепления штанги на опоре. /RU Патент 57840, 2006 г/.Known wave power plant containing a vertical, mounted on the bottom of the support, the swinging rod mounted on the support with the possibility of rotation around the axis of the support, the float mounted on one end of the swinging rod, moreover, the float has an inlet bottom and outlet top provided with remotely controlled valves, and an electric generator located on the shore and connected to a hydraulic turbine connected to a hydropotential energy accumulator, a vertical support fixed at the bottom, has a length of that its upper end is under water at any possible excitation force, the excitation force sensor connected to remotely controlled valves, the float is connected to a pneumatic line connected to a pressure source, the swinging rod is mechanically connected to a pump, which is connected by a pipeline to the hydropotential energy accumulator shore, the accumulator of hydropotential energy is made in the form of a water tower, while the accumulator of hydropotential energy is made in the form of a hydro-pneumatic accumulator, turbines Ina, the pump and the accumulator of hydropotential energy are combined in a closed loop, and the excitation force sensor is made in the form of a hydrostatic pressure sensor located on a swinging rod near the rod mount on the support. / RU Patent 57840, 2006 g /.

Известная волновая энергетическая установка не достаточно технологична и безопасна в эксплуатации, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую прибойных волн, не достаточно технологична при монтаже.The well-known wave power plant is not sufficiently technological and safe in operation, not able to fully use the dynamic shock component of the breaking waves, not sufficiently technological during installation.

Известна волновая электростанция, содержащая плавающие секции, шарнирно скрепленные между собой, при этом на передних плавающих секциях в носовой части шарнирно установлены поворотные от набегающих волн затворы с противовесами, обеспечивающими их обратный ход, разделенные друг от друга перегородками, при этом каждый затвор шарнирно скреплен с шатунами, которые шарнирно соединены со штоками, выполненными на их противоположных сторонах в виде реек с ведущими шестернями на осях, передающими вращение через обгонную муфту на редуктор и генератор, каждая секция имеет шарнирно укрепленные шатуны, снабженные на одном конце ползунами, скользящими в направляющих, укрепленных на борту противоположной секции, другие концы шатунов шарнирно скреплены с осью, жестко установленной на борту другой секции параллельно первой, а плавающие секции снабжены спускаемыми в воду поворотными щитами. /RU Патент 2152535, 2000 г/.Known wave power plant containing floating sections pivotally fastened to each other, while on the front floating sections in the bow are pivotally mounted from the incoming waves of the shutters with counterweights, providing their return, separated from each other by partitions, with each shutter pivotally attached to connecting rods that are pivotally connected to rods made on their opposite sides in the form of racks with pinion gears on the axes transmitting rotation through the overrunning clutch to the gearbox and the gene each section has pivotally mounted connecting rods equipped with sliders at one end, sliding in guides mounted on the board of the opposite section, other ends of the connecting rods are pivotally mounted with an axis rigidly mounted on board the other section parallel to the first, and floating sections are equipped with swiveling floaters shields. / RU Patent 2152535, 2000 g /.

Известная волновая электростанция излишне конструктивно сложна и не достаточно надежна в эксплуатации, ограничено применима на малых глубинах, не способна в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно технологична при монтаже.The well-known wave power plant is unnecessarily structurally complex and not sufficiently reliable in operation, it is limited applicable at shallow depths, is not able to fully use the dynamic shock component of the waves, and is not technologically advanced during installation.

Наиболее близким является волновой преобразователь, содержащий два понтона, связывающие их коромысла, штанги с килем и поршневые насосы, шарнирно закрепленные к узлам устройства, понтоны выполнены в виде сегментов с высотой, равной половине радиуса образующей, обладают 200%-ным запасом плавучести и имеют оси качения, расположенные по середине нижней плоскости понтона, а сами понтоны расставлены друг от друга на величину 1/2 длины оптимальной волны, свойственной для данной акватории, при этом имеется киль, составленный из двух параллельных тавровых балок, установленных соответственно на глубинах 1/3 и 2/3 величины максимальной длины волны, причем каждая балка обладает упорной поверхностью не менее площади миделя понтона. /RU Патент 2113613, 1998 г/.The closest is a wave transducer containing two pontoons connecting their rocker arms, rods with a keel and piston pumps pivotally attached to the nodes of the device, the pontoons are made in the form of segments with a height equal to half the radius of the generatrix, have a 200% margin of buoyancy and have axes rolling, located in the middle of the lower plane of the pontoon, and the pontoons themselves are spaced apart by 1/2 the length of the optimal wave characteristic of a given water area, while there is a keel composed of two parallel t Avro beams installed respectively at depths 1/3 and 2/3 of the maximum wavelength, and each beam has a persistent surface of at least the area of the midship pontoon. / RU Patent 2113613, 1998 /.

Известный волновой преобразователь ограниченно применим на малых глубинах, не способен в полной мере использовать динамическую ударную составляющую волн, не достаточно надежен при значительной величине волн.The known wave transducer is limitedly applicable at shallow depths, is not able to fully use the dynamic shock component of the waves, is not sufficiently reliable with a significant amount of waves.

Задачей полезной модели является повышение надежности устройства для преобразования энергии волн, повышение технологичности монтажа и эксплуатации устройства, снижение конструктивной сложности, обеспечение компактности транспортировки и расположения в прибрежной зоне.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device for converting wave energy, increase the manufacturability of the installation and operation of the device, reduce structural complexity, ensure compact transportation and location in the coastal zone.

Задача решается тем, что в волновом преобразователе, включающем поплавок, закрепленный на штанге, подвижно установленной на опоре и связанной с поршневым блоком, сообщающимся трубопроводом с преобразующим механизмом, генератор электрического тока, согласно решению штанга свободным концом закреплена за шток поршня поршневого блока с возможностью инициирования возвратно-поступательного движения поршня в цилиндре поршневого блока, установленного на шарнирной опоре, а преобразующий механизм закреплен на берегу водоема и выполнен в виде гидроцилиндра с поршнем, снабженным рейкой вращения вала генератора тока, при этом поплавок снабжен передней фронтальной стенкой с углом наклона к вертикали 30-45°, рейка, контактирующая с валом вращения генератора тока выполнена откидной с пилообразными зубьями, а вал вращения генератора тока снабжен маховиком.The problem is solved in that in a wave transducer comprising a float mounted on a rod, movably mounted on a support and connected to a piston block communicating by a pipeline with a conversion mechanism, an electric current generator, according to the solution, the rod is fixed with a free end to the piston rod of the piston block with the possibility of initiation reciprocating movement of the piston in the cylinder of the piston block mounted on a hinged support, and the conversion mechanism is fixed on the shore of the reservoir and is made in the form a hydraulic cylinder with a piston equipped with a rotation shaft of the current generator shaft, while the float is equipped with a front front wall with an angle of inclination of 30-45 ° to the vertical, the rail in contact with the rotation shaft of the current generator is hinged with sawtooth teeth, and the rotation shaft of the current generator is equipped with a flywheel.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид волнового преобразователя в разрезе, фиг.2 - вид А, преобразующего механизма, фиг.3 - Вид Б (разрез зацепления откидной рейки гидроцилиндра и шестерни генератора), фиг.4 - Вид В (узел поплавка).The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a sectional general view of a wave transducer, Fig. 2 is a view A of a converting mechanism, Fig. 3 is a view B (a section of engagement of a hinged rail of a hydraulic cylinder and a generator gear), Fig. 4 is a view B (float assembly).

Волновой преобразователь содержит поплавок 1 с фронтальной стенкой 2, штангу 3, опору 4 с опорной осью 5 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8, шарнирную опору 9 на основании 10, преобразующий механизм 11 с гидроцилиндром 12, зубчатой откидной рейкой 13 и шестерней 14, вращающий вал 15 генератора 16, маховик 17, трубопровод 18, заливное отверстие 19.The wave transducer contains a float 1 with a front wall 2, a rod 3, a support 4 with a support axis 5, a piston block 6 with a rod 7 and a piston 8, a hinged support 9 on the base 10, a conversion mechanism 11 with a hydraulic cylinder 12, a gear hinge 13 and a gear 14 , the rotating shaft 15 of the generator 16, the flywheel 17, the pipe 18, the filler hole 19.

Волновой преобразователь монтируют в рабочее положение в следующем порядке. У берега на глубине 1÷1,5 м. устанавливают основание 10 с опорой 4, закрепляют на опорной оси 5 штангу 3 с поплавком 1 и на шарнирную опору 9 поршневой блок 6 со штоком 7 и поршнем 8. Соединяют шток 7 со штангой 3, а поршневой блок 6 с трубопроводом 18. Последний выводят на берег и соединяют с гидроцилиндром 12 преобразующего механизма 11. Устанавливают откидную рейку 13 на шестерню 14 в рабочее положение. Через заливное отверстие 19 система заполняется водой и полностью удаляется воздух.The wave converter is mounted in the working position in the following order. Near the shore at a depth of 1 ÷ 1.5 m, a base 10 with a support 4 is installed, a rod 3 with a float 1 is fixed on a supporting axis 5 and a piston block 6 with a rod 7 and a piston 8 is connected to the hinged support 9. Connect the rod 7 with the rod 3, and the piston block 6 with the pipeline 18. The latter is brought ashore and connected to the hydraulic cylinder 12 of the converting mechanism 11. Install the hinged rail 13 on the gear 14 in the working position. Through the filler hole 19, the system is filled with water and air is completely removed.

Волновой преобразователь работает следующим образом. На поплавок 1 воздействуют волны прибоя с инициированием движения поплавка по вертикали. При этом суммируются воздействие плавного изменения уровня поверхности воды и динамическая составляющая прибоя при ударе в фронтальную стенку 2 наклоненную с возможностью подбрасывания поплавка от прибойной волны. Движения поплавка 1 передаются через штангу 3 на шток 7 и поршень 8 поршневого блока 6. За счет значительной разницы плеч рычага штанги 3, подвижно установленной на опоре 4 на оси 5, в поршневом блоке 6 инициируется высокое знакопеременное давление поршня 8 на рабочее тело (заполняющую воду). Знакопеременное давление через трубопровод 18 инициирует в гидроцилиндре 12 преобразующего механизма 11 возвратно-поступательные движения зубчатой откидной рейки 13, вращающей шестерню 14. Последние выполнены с пилообразными зубьями, что позволяет получать вращение шестерни 14 только в одном направлении, а при обратном движении откидной рейки 13, она выходит из зацепления с шестерней за счет значительного наклона задних поверхностей пилообразных зубьев. Таким образом, вращающий вал 15 осуществляет раскрутку маховика 17 и генератора 16. Наличие маховика обеспечивает относительно равномерное вращение ротора генератора 16 с выдачей стабильных значений электроэнергии. Жесткое крепление опоры 4 на основании 10, а последнего на дне водоема обеспечивают надежность и устойчивость работы волнового преобразователя при любой волновой нагрузке, а установка поршневого блока 6 на шарнирную опору 9 позволяет снизить износ поршневого блока и повысить работоспособность волнового преобразователя.The wave converter operates as follows. The float 1 is affected by surf waves with the initiation of vertical movement of the float. In this case, the effect of a smooth change in the level of the water surface and the dynamic component of the surf upon impact into the front wall 2 are inclined, with the possibility of tossing the float from the breaking wave. The movements of the float 1 are transmitted through the rod 3 to the rod 7 and the piston 8 of the piston block 6. Due to the significant difference in the arm levers of the rod 3, which is movably mounted on the support 4 on the axis 5, a high alternating pressure of the piston 8 on the working medium is initiated in the piston block 6 (filling water). The alternating pressure through the pipe 18 initiates in the hydraulic cylinder 12 of the converting mechanism 11 the reciprocating movements of the gear hinge 13 rotating the gear 14. The latter are made with sawtooth teeth, which allows the gear 14 to rotate only in one direction, and when the hinge 13 is reversed, it disengages from the gear due to the significant inclination of the rear surfaces of the sawtooth teeth. Thus, the rotating shaft 15 carries out the promotion of the flywheel 17 and the generator 16. The presence of the flywheel provides a relatively uniform rotation of the rotor of the generator 16 with the issuance of stable values of electricity. Rigid fastening of the support 4 on the basis of 10, and the latter at the bottom of the reservoir ensure the reliability and stability of the wave transducer at any wave load, and the installation of the piston block 6 on the hinged support 9 can reduce the wear of the piston block and increase the operability of the wave transducer.

Волновой преобразователь обеспечивает повышение надежности работы при преобразовании энергии волн, при снижении конструктивной сложности позволяет повысить технологичность монтажа и эксплуатации установки, характеризуется компактностью транспортировки и удобством расположения в прибрежной зоне.The wave transducer provides increased reliability during the conversion of wave energy, while reducing structural complexity can improve the manufacturability of installation and operation of the installation, is characterized by compact transportation and convenient location in the coastal zone.

Claims

1. A wave transducer comprising a float mounted on a rod movably mounted on a support and connected to a piston block communicating by a pipeline with a conversion mechanism, an electric current generator, characterized in that the rod has a free end fixed to the piston rod of the piston block with the possibility of initiating a return translational movement of the piston in the cylinder of the piston block, and the conversion mechanism is fixed on the shore of the reservoir and is made in the form of a hydraulic cylinder with a piston equipped with a rotation rod la current generator, while the shaft of rotation of the current generator is equipped with a flywheel.

2. The wave transducer according to claim 1, characterized in that the float is equipped with a front front wall with an angle of inclination to the vertical of 30-45 °.

3. The wave converter according to claim 1, characterized in that the piston unit is mounted on a hinged support.

4. The wave converter according to claim 1, characterized in that the rail in contact with the shaft of rotation of the current generator is made folding with sawtooth teeth.