RU1821561C

RU1821561C - Arrangement for utilizing the energy of waves

Info

Publication number: RU1821561C
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Матаруев
Original assignee: А.И.Матаруев
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1989-09-21
Publication date: 1993-06-15

Abstract

Использование: преобразование энергии волн в электрическую энергию. Сущность изобретени : на плавучем корпусе установлены два электрогенератора, кине- .матически св занные с зубчатым колесом, закрепленным на горизонтальной оси, св занной с погруженным под уровень воды инерционным грузом посредством двух вертикальных боковых штанг, при этом кинематическа св зь осуществлена при помощи вертикальных реек с зубчатой нарезкой в верхней части, шестерен и храповых механизмов с шатунами, соединенными с рейками, причем храповые механизмы установлены на валах повышающих редукторов, каждый из которых соединен с электрогенератором посредством маховика. Кроме маховиков дл .стабилизации напр жени электрического тока установлен центробежный регул тор с замкнутой гидросистемой с баком, насосом, гидроцилиндрами и регулирующим клапаном с заслонкой, св занной с центробежным регул тором , последний и насос кинематически соединены с одним из повышающих редукторов. 3 ил.Usage: the conversion of wave energy into electrical energy. SUMMARY OF THE INVENTION: Two electric generators are mounted on a floating casing, kinematically coupled to a gear mounted on a horizontal axis connected to an inertial load immersed under the water level by means of two vertical lateral rods, while kinematic communication is carried out using vertical rails with gear cutting in the upper part, gears and ratchets with connecting rods connected to the racks, and ratchets are mounted on shafts of gearboxes, each of which is soy dinen with an electric generator by means of a flywheel. In addition to the flywheels, a centrifugal regulator with a closed hydraulic system with a tank, a pump, hydraulic cylinders and a control valve with a damper connected to the centrifugal regulator is installed to stabilize the electric current voltage, the latter and the pump are kinematically connected to one of the boost reducers. 3 ill.

Description

&&

Изобретение относитс к гидроэнергетике , в частности к волновым энергетическим установкам. Целью изобретени вл етс повышение надежности работы за счет стабилизации частоты вращени вала генератора электроэнергии.The invention relates to hydropower, in particular to wave power plants. An object of the invention is to increase operational reliability by stabilizing the rotational speed of the shaft of an electric power generator.

На фиг. 1 изображена волнова энергетическа установка с устройством стабилизации , частоты вращени вала; на фиг. 2 - вид I-I на фиг. 1; на фиг. 3 - схема устройства , .. -;.In FIG. 1 shows a wave power plant with a stabilization device, shaft speed; in FIG. 2 is a view I-I in FIG. 1; in FIG. 3 - diagram of the device, .. - ;.

Устройство стабилизации частоты вращени вала генератора электроэнергии установки дл использовани энергии волн состоит из кинематически соединенных между собой ограничителей раскачки 1 инерционного груза относительно/ плавающего корпуса и гидроЦилиндров 2. Подпор- шневые пространства гидроцилиндровThe device for stabilization of the rotational speed of the shaft of the generator of electric energy of the installation for using wave energy consists of kinematically interconnected limiters for swinging 1 inertial load relative to the / floating body and hydraulic cylinders 2. Piston spaces of hydraulic cylinders

гидравлически соединены с замкнутой гидросистемой , в контуре которой последовательно с гидррцилиндрами находитс поворотно-регулирующа заслонка 3, бак рабочей жидкости 4, погружной насос 5. Поворотно-регулирующа заслонка кинематически соединена с подвижной муфтой центробежного регул тора 6. Центробежный регул тор, в свою очередь, так же как и погружной насос, кинематически соединены с валом редуктора.hydraulically connected to a closed hydraulic system, in the circuit of which the rotary control valve 3, the working fluid tank 4, the submersible pump 5 are in series with the hydraulic cylinders. The rotary control valve is kinematically connected to the movable sleeve of the centrifugal regulator 6. The centrifugal regulator, in turn, as well as a submersible pump, kinematically connected to the gearbox shaft.

Работать устройство будет следующим образом. При Очень малых волнах, еще недостаточных дл обеспечени т гой первой ступени загрузки генератора электроэнергии , осуществл етс раскрутка повыситель- ных редукторов и генератора на холостом ходу. т.е. без нагрузки. Подвижна муфта центробежного регул тора находитс вThe device will work as follows. At very small waves, which are still insufficient to provide a first stage of loading the electric power generator, the boosting gears and the generator are idled. those. without load. The centrifugal regulator movable coupling is in

соwith

NN

СЛ ONSL ON

нижнем положении, поворотно-регулирую- ща заслонка 3 полностью открыта. Насос 5 из-за отсутстви существенного гидравлического сопротивлени в контуре гидросистем не может создать избыточного давлени в подпоршневых пространствах гидроци- лйндров 2 и ограничители раскачки 1 свободно лежат на палубе плавающего корпуса.lower position, the rotary control flap 3 is fully open. Pump 5, due to the absence of significant hydraulic resistance in the hydraulic circuit, cannot create excess pressure in the piston spaces of the hydraulic cylinders 2 and the swing limiters 1 lie freely on the deck of the floating hull.

При росте величины волн частота вращени вала растет.и достигает расчетной величины. При этом подвижна муфта центробежного регул тора 6 из нижнего положени уходит в среднее положение перевод поворотно-регулирующую заслонку 3 в частично закрытое положение. В гидросистеме и гюдпоршневых пространствах гидроцилин- дрой возникает избыточное давление, но его пока еще недостаточно дл подъема ограничителей раскачки 1.As the magnitude of the waves increases, the shaft rotation frequency increases. And reaches the calculated value. In this case, the movable clutch of the centrifugal controller 6 from the lower position goes into the middle position, turning the rotary control valve 3 into a partially closed position. Overpressure occurs in the hydraulic system and the piston-piston spaces by the hydraulic cylinder, but it is still not enough to raise the swing limiters 1.

По мере роста величины волн формиру- етс завышение частоты вращени вала выше расчетной. При этом подвижна муфта центробежного регул тора 6 уходит в верхнее положение -и переводит поворотно-регулирующую заслонку 3 в полностью закрытое положение. Возросшим давлением гидроцилиндры 2 поднимают над палубой ограничители раскачки Т. Подъем ведетс до тех пор, пока частота вращени вала не вернетс к расчетной. В это врем включаетс перва ступень загрузки генератора электроэнергии . Нагрузкой тормозитс процесс раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса и происходит падение частоты вращени вала.As the magnitude of the waves increases, an overestimation of the shaft rotation speed is formed above the calculated one. In this case, the movable clutch of the centrifugal regulator 6 goes into the upper position - and puts the rotary control damper 3 into the fully closed position. With increased pressure, the hydraulic cylinders 2 raise the swing limiters T above the deck. The lifting is continued until the shaft speed returns to the calculated one. At this time, the first stage of loading the electric power generator is turned on. The load slows down the process of buildup of the inertial load relative to the floating body and a decrease in the shaft speed occurs.

Подвижна муфта центробежного регул тора 6 опускаетс в нижнее положение и переводит поворотно-регулирующую заслонку 3 в полностью открытое положение. Давление в гидросистеме исчезнет и огра- ничители раскачка 1 собственным весом опускаютс на палубу предоставл возможность инерционному грузу увеличить амплитуду колебани относительно плавающего корпуса. Частота вращени вала возвра- щаетс к расчетной величине и продолжаетс работа на первой ступени загрузки генератора электроэнергии. .The movable clutch of the centrifugal regulator 6 is lowered to the lower position and puts the rotary control damper 3 in the fully open position. The pressure in the hydraulic system will disappear and the swing limiters 1 with their own weight descend onto the deck, providing the inertial load with the opportunity to increase the amplitude of the oscillation relative to the floating hull. The shaft speed returns to the calculated value and the work continues on the first stage of loading the electric power generator. .

При дальнейшем росте величины волн формируетс новое завышение частоты вра- щёни вала генератора электроэнергии. Подвижна муфта цейтробеж ого регул тора б из нижнего положени снова перемещаетс вверх и закрывает гю&оротно-рёгулирую- щую заслонку 3. Снова возрастает Давление в подпоршнеоы хпростраистеах гидроцилиндров 2 и ограничители, раскачки 1 снова поднимаютс над палубой, ограничива амплитуду раскачки инерционного груза до возвращени частоты врйщейи вала к расчетной ее величине. В это врем включаетс втора ступень загрузки генератора электроэнергии . Снова нагрузкой тормозитс процесс раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса и происходит падение частоты вращени вала генератора электроэнергии.With a further increase in the magnitude of the waves, a new overestimation of the frequency of rotation of the shaft of the electric power generator is formed. The movable sleeve of the time-controlled controller B from the lower position moves up again and closes the control valve 3. The pressure increases again in the subsystem on the hydraulic cylinders 2 and the limiters, swing 1 again rise above the deck, limiting the swing amplitude the frequency of the rotational shaft to its calculated value. At this time, the second stage of loading the electric power generator is turned on. Again, the load slows down the process of buildup of the inertial load relative to the floating body and the frequency of rotation of the shaft of the electric power generator decreases.

Подвижна муфта центробежного регул тора 6 снова уходит в нижнее положение полностью открыва поворотно-регулирующую заслонку 3. Давление в подпоршневых пространствах гидроцилиндров 2 снова падает и ограничители раскачки 1 снова опускаютс на палубу предоставл возможность инерционному грузу увеличить амплитуду раскачки относительно плавающего корпуса и увеличить частоту вращени вала генератора электроэнергии до расчетной величины. Продолжаетс работа на второй ступени загрузки генератора до тех пор, пока из-за нового увеличени величины волн не сформируетс новое завышение частоты вращени вала и не будет сделан новый переход на очередную ступень загрузки генератора электроэнергии.The movable coupling of the centrifugal regulator 6 again goes to the lower position, fully opening the rotary control damper 3. The pressure in the sub-piston spaces of the hydraulic cylinders 2 drops again and the limiters of the swing 1 again fall onto the deck, allowing the inertial load to increase the swing amplitude relative to the floating housing and increase the shaft speed electricity generator to the calculated value. Work continues on the second stage of the generator loading until, due to a new increase in the magnitude of the waves, a new overshoot of the shaft speed is formed and a new transition to the next stage of the generator load is made.

При шторме энергоустановка работает на самой высокой ступени загрузки генератора электроэнергии с ограниченной амплитудой раскачки инерционного груза относительно плавающего корпуса. Штормовые перегрузки механизмами энергоустановки не воспринимаютс так как в это врем вс энергоустановка колеблетс на штормовых волнах.During a storm, a power plant operates at the highest stage of loading an electric power generator with a limited amplitude of buildup of an inertial load relative to a floating hull. Storm overloads by power plant mechanisms are not perceived since at this time the entire power plant oscillates in stormy waves.

При уменьшении величины волн работа устройства пойдет в обратной последовательности . Например, при работающей третьей ступени загрузки генератора высота волн стала недостаточной дл обеспечени т ги вала генератора электроэнергии и происходит падение частоты вращени вала ниже расчетной. В этом случае треть ступень загрузки генератора отключаетс и остаетс в работе втора ступень.With a decrease in the magnitude of the waves, the operation of the device will go in the reverse order. For example, with the third stage of the generator loading working, the wave height became insufficient to provide the shaft of the electric power generator and the shaft rotational speed drops below the calculated one. In this case, the third stage of the generator loading is switched off and the second stage remains in operation.

Из-за снижени нагрузки возрастает частота вращени вала и если частота вращений вала стала выше расчетной подвижна муфта центробежного регул тора 6 снова переместитс в верхнее положение, пово- ротно-регулирующа заслонка 3 будет переведена в закрытое положение и возросшим давлением в подпоршневых пространствах .гйдроцилиндры - 2 поднимут над палубой ограничители раскачки 1 до тех пор, пока частота .вращени вала не вернетс к расчетной . . . . ; . Формула изобретени Устройство дл использовани энергии волн, содержащее плавучий корпус с расположенными в нем двум электрогенераторами с маховиками и двум повышающими редукторами, соединенную с корпусом горизонтальную ось с зубчатым колесом, кинематически св занную с редукторами, погруженный под уровень воды инерционный груз, соединенный с осью при помощи двух вертикальных штанг, расположенных снаружи торцов корпуса, две вертикальные рейки с зубчатой нарезкой в верхней части, установленные по обе стороны от зубчатого колеса, две шестерни, размещенные между колесом и рейками с возможностью взаимодействи с ними, и два храповых механизма с шатунами, при этом шатуны соединены с нижней частью реек, а храповые механизмы установлены на валах редукторов, каждый из которых соединен с маховиком электро-А-АDue to the reduction in load, the shaft rotational speed increases and if the shaft rotational speed becomes higher than the calculated movable clutch of the centrifugal controller 6 again moves to the upper position, the rotary control damper 3 will be moved to the closed position and increased pressure in the under-piston spaces. 2 raise the swing limiters 1 above the deck until the shaft rotation frequency returns to the calculated one. . . . ; . SUMMARY OF THE INVENTION A device for using wave energy, comprising a floating casing with two electric generators located in it with a flywheel and two boosting gears, a horizontal axis connected to the casing with a gear, kinematically connected to the gearboxes, an inertial load submerged under the water level, connected to the axis at using two vertical rods located outside the ends of the housing, two vertical racks with gear cutting in the upper part, mounted on both sides of the gears a, two gears located between the wheel and the racks with the possibility of interaction with them, and two ratchet mechanisms with connecting rods, while the connecting rods are connected to the lower part of the racks, and the ratchet mechanisms are installed on the shafts of the gears, each of which is connected to the flywheel electro-A- AND

фи&1fi & 1

генератора, горизонтальна ось расположена над верхней частью корпуса и имеет два наклонных П-образных ограничител поворота , а инерционный груз выполнен в виде цилиндрического тела, отличающеес тем, что, с целью стабилизации напр жени электрического тока, устройство снабжено центробежным регул тором и замкнутой гидросистемой е баком, насосом, гидроцй- линдрами и регулирующим клапаном с заслонкой , св занной с центробежным регул тором, последний и насос кинематически соединены с одним из повышающих редукторов, а штоки гидроЦилиндров попарно и шарнирно прикреплены к П-образным ограничител м, при этом гидроцилиндры и ограничители шарнирно закреплены на плавучем корпусе.generator, the horizontal axis is located above the upper part of the housing and has two inclined U-shaped rotation limiters, and the inertial load is made in the form of a cylindrical body, characterized in that, in order to stabilize the voltage of the electric current, the device is equipped with a centrifugal regulator and a closed hydraulic system e a tank, a pump, hydraulic cylinders and a control valve with a damper connected to a centrifugal regulator, the latter and the pump are kinematically connected to one of the boost reducers, and the hydraulic cylinder rods in pairs and pivotally attached to the U-shaped restrictor m, the cylinders and guides articulated on the floating body.

волШvolSH