RU214897U1

RU214897U1 - MARINE HYDRO WIND POWER PLANT

Info

Publication number: RU214897U1
Application number: RU2022112216U
Authority: RU
Inventors: Людмила Прокопьевна Андрианова; Регина Тагировна Хазиева; Петр Игоревич Васильев
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2022-11-21

Abstract

Полезная модель относится к устройству для преобразования энергии течения воды и ветра в механическую.The utility model relates to a device for converting the energy of water flow and wind into mechanical energy.

Задача полезной модели - разработка нового устройства гидроветроэлектростанции с достижением следующего технического результата - повышение мощности, надежности и упрощения конструкции.The objective of the utility model is to develop a new device for a hydro wind power plant with the achievement of the following technical result - increasing power, reliability and simplifying the design.

Поставленная задача достигается тем, что в морской гидроветроэлектростанции, включающей в себя плавсредство, ниже которого на валу установлен горизонтальный конвейер, а на верхнем конце вала конвейера установлен генератор электрической энергии, согласно предлагаемому решению конвейер выполнен в виде жестких лопастей, установленных шарнирно и снабженных упорами ограничения их поворота, при этом по их сторонам установлены направляющие пластины направляющего аппарата, с возможностью дополнительного направления потока течения на лопасти, на ведущем валу конвейера через храповой механизм установлено ветроколесо с направляющим аппаратом.

The task is achieved by the fact that in a marine hydro-wind power plant, which includes a floating craft, below which a horizontal conveyor is installed on the shaft, and an electric power generator is installed at the upper end of the conveyor shaft, according to the proposed solution, the conveyor is made in the form of rigid blades, mounted hingedly and equipped with limit stops their rotation, while guide plates of the guide apparatus are installed on their sides, with the possibility of additionally directing the flow to the blades, a wind wheel with a guide apparatus is installed on the drive shaft of the conveyor through a ratchet mechanism.

Description

Полезная модель относится к энергетике, в частности к источникам альтернативной энергии, и может быть использована на океанских водных течениях и ветром. В настоящее время, в связи с истощением ископаемых источников топлива, человечество усиленно разрабатывает проекты альтернативных источников энергии - ветра, температуры, водорослей, речные и океанские течения и т.д.The utility model relates to energy, in particular to alternative energy sources, and can be used on ocean water currents and wind. At present, due to the depletion of fossil fuel sources, humanity is intensively developing projects for alternative energy sources - wind, temperature, algae, river and ocean currents, etc.

Прототипом полезной модели является морская гидроэлектростанция, включающая в себя ветроколесо, плавсредство, горизонтальный конвейер, установленный на валу, на верхнем конце которого установлен генератор электрической энергии, при этом конвейер выполнен в виде лопастей, установленных шарнирно, причем по их сторонам установлены направляющие пластины направляющего аппарата с возможностью дополнительного направления потока течения на лопасти [Pontoon and water flow power generation combined power station, Yichang Fazhong Shipping CO Ltd, CN 102518545 A, 27.06.2012].The prototype of the utility model is a marine hydroelectric power plant, which includes a wind wheel, a floating craft, a horizontal conveyor mounted on a shaft, at the upper end of which an electric power generator is installed, while the conveyor is made in the form of blades mounted pivotally, and guide plates of the guide vane are installed on their sides with the possibility of additionally directing the flow to the blades [Pontoon and water flow power generation combined power station, Yichang Fazhong Shipping CO Ltd, CN 102518545 A, 06/27/2012].

Недостатком прототипа является низкая мощность, так как лопасти горизонтального конвейера двигаются вслед друг за другом по течению, то есть затеняют друг друга.The disadvantage of the prototype is low power, since the blades of the horizontal conveyor move one after another downstream, that is, they shade each other.

Техническая проблема полезной модели - разработка нового устройства гидроветроэлектростанции с достижением следующего технического результата - повышение мощности.The technical problem of the utility model is the development of a new device for a hydro wind power plant with the achievement of the following technical result - an increase in power.

Решение поставленной технической проблемы достигается тем, что в морской гидроветроэлектростанции, включающей в себя ветроколесо, палубу, горизонтальный конвейер, установленный на валу, на верхнем конце которого установлен генератор электрической энергии, при этом конвейер выполнен в виде лопастей, установленных шарнирно, причем по их сторонам установлены направляющие пластины направляющего аппарата с возможностью дополнительного направления потока течения на лопасти, согласно предлагаемому решению, нижняя и верхняя цепи горизонтального конвейера охватывают барабаны, закрепленные по вершинам на осях вращения на симметричной треугольной раме.The solution of the technical problem posed is achieved by the fact that in a marine hydro-wind power plant, which includes a wind wheel, a deck, a horizontal conveyor mounted on a shaft, at the upper end of which an electric power generator is installed, while the conveyor is made in the form of blades mounted hingedly, and on their sides guide vane guide plates are installed with the possibility of additionally directing the flow to the blades, according to the proposed solution, the lower and upper chains of the horizontal conveyor cover the drums fixed at the tops on the rotation axes on a symmetrical triangular frame.

На фигуре 1 показан общий вид морской гидроветроэлектростанции, вид сверху; на фигуре 2 показан вид на фигуре 1 по А, вид сзади; на фигуре 3 показано сечение фигуры 2 по А-А; на фигуре 4 показано сечение фигуры 2 по Б-Б; на фигуре 5 показано сечение фигуры 2 по С-С.The figure 1 shows a General view of the offshore hydropower plant, top view; figure 2 shows a view of figure 1 along A, rear view; figure 3 shows a section of figure 2 along A-A; figure 4 shows a section of figure 2 along B-B; figure 5 shows a section of figure 2 along C-C.

Морская гидроветроэлектростанция включает в себя палубу 1, которая опирается на продольные параллельные понтоны 2, а под понтонами 2 на симметричной треугольной раме 3, расположенным по оси симметрии палубы 1, по его вершинам на осях вращения, закреплены, сзади ведомые барабаны 4, а на переднем (верхний по чертежу) - ведущий барабан 5. Все барабаны 4 и 5 по торцам снабжены зубчатыми колесами 6, которые охватывают верхняя 7 и нижняя 8 цепи цепного конвейера, между которыми на осях 9 размещены гидравлические лопасти 10, а за ними, по ходу движения упоры 11. К палубе 1 снизу по сторонам треугольной рамы 3, с возможностью прохода лопастей 10, и осевой продольной пластиной 12, закреплены пластины 13 направляющего гидроаппарата. На вертикальном валу 14 ведущего барабана 5 над палубой 1 закреплено конусное зубчатое колесо 15 (может быть и другое) в зацеплении с которым находится зубчатое колесо 16 с расчетной редукцией вала генератора 17 электрической энергии. Полости барабанов 4 и 5 пустотелые, что увеличивает плавучесть вала электростанции. Палуба 1 снабжена узлами 18 заякорения или крепления ее к донным стойкам (на чертеже не показаны).The offshore hydro wind power plant includes deck 1, which rests on longitudinal parallel pontoons 2, and under the pontoons 2 on a symmetrical triangular frame 3, located along the symmetry axis of deck 1, along its tops on the axes of rotation, are fixed, behind the driven drums 4, and on the front (upper in the drawing) - drive drum 5. All drums 4 and 5 are equipped with gear wheels 6 at the ends, which cover the upper 7 and lower 8 chains of the chain conveyor, between which hydraulic blades 10 are placed on axles 9, and behind them, in the direction of travel stops 11. To the deck 1 from the bottom along the sides of the triangular frame 3, with the possibility of the passage of the blades 10, and the axial longitudinal plate 12, the plates 13 of the guide hydraulic apparatus are fixed. On the vertical shaft 14 of the drive drum 5 above the deck 1, a bevel gear 15 (maybe different) is fixed with which the gear wheel 16 is located with the calculated reduction of the shaft of the generator 17 of electric energy. The cavities of the drums 4 and 5 are hollow, which increases the buoyancy of the power plant shaft. Deck 1 is equipped with nodes 18 anchoring or attaching it to the bottom racks (not shown).

Вал 14 генератора 17 через храповую муфту 19 соосно соединен с валом 20 ветроколеса, который состоит из радиальных лопастей 21, по окружности которых жестко установлены направляющие пластины 22 направляющего аппарата, установленные под углом 30…40° к радиусу лопастей 21. Вал 20 ветроколеса центрируется крестовиной 20°, между которой установлена опорная площадка 24 ветроколеса, которое снабжено верхним перекрытием (крышей) 25, которое может быть связано с крестовиной 23, установленной на палубе 1. На палубе 1 могут быть размещены бытовые, служебные и ремонтные помещения.The shaft 14 of the generator 17 through the ratchet clutch 19 is coaxially connected to the shaft 20 of the wind wheel, which consists of radial blades 21, along the circumference of which guide plates 22 of the guide apparatus are rigidly installed, installed at an angle of 30 ... 40 ° to the radius of the blades 21. The shaft 20 of the wind wheel is centered by a crosspiece 20°, between which the support platform 24 of the wind wheel is installed, which is provided with an upper ceiling (roof) 25, which can be connected with the crosspiece 23 installed on deck 1. On deck 1, household, service and repair rooms can be placed.

Морская гидроветроэлектростанция работает следующим образом. Все электростанция на плаву буксируется на место установки океанского течения воды, например на теплое течение Гольфстрима, а еще лучше на границу водораздела двух противоположных течений, где посредством тяг или тросов через узлы 18 палубы 1 закрепляют к донному основанию (на чертеже не показано) встречно течению ведущего барабана 5. Находясь в течении, гидравлические лопасти 10 поворачиваются на своих осях 9 и упираясь в упоры 11, устанавливаются поперек течению. Таким образом, одна сторона цепи 7 конвейера (по чертежу слева) с рядом гидравлических лопастей 10 находится в потоке течения. Чтобы лопасти 10 не затеняли друг друга в течении, по их сторонам установлены направляющие пластины 13 направляющего аппарата, которые дополнительно направляют поток течения на лопасти 10, усиливая их эффективность. Поперечные силы, возникающие на лопастях 10 через упоры 11 передаются на цепи 7 и 8, суммируются на них, через цепи 7 и 8, которые приводятся во вращение вокруг треугольной рамы 3 (по чертежу против часовой стрелки) и через зубчатые колеса 6 на торцах барабанов 4 и 5, приводят их во вращение. При этом ведущий барабан 5 приводит во вращение вертикальный вал 14 с конусным зубчатым колесом 15, а последний через зубчатое колесо 16 вал генератора 17, который вырабатывает электрическую энергию.Offshore hydroelectric works as follows. The entire power plant afloat is towed to the place of installation of the ocean current of water, for example, to the warm current of the Gulf Stream, and even better to the boundary of the watershed of two opposite currents, where by means of rods or cables through nodes 18 of deck 1 they are fixed to the bottom base (not shown in the drawing) against the flow driving drum 5. Being in the flow, the hydraulic blades 10 rotate on their axes 9 and resting against the stops 11, are installed across the flow. Thus, one side of the conveyor chain 7 (on the drawing on the left) with a number of hydraulic blades 10 is in the flow. To prevent the blades 10 from shadowing each other in the course, guide plates 13 of the guide apparatus are installed on their sides, which additionally direct the flow of the flow onto the blades 10, increasing their efficiency. The transverse forces arising on the blades 10 through the stops 11 are transmitted to the chains 7 and 8, summed up on them, through the chains 7 and 8, which are rotated around the triangular frame 3 (counterclockwise according to the drawing) and through the gears 6 at the ends of the drums 4 and 5 bring them into rotation. In this case, the drive drum 5 drives the vertical shaft 14 with the bevel gear 15, and the latter through the gear 16 shaft of the generator 17, which generates electrical energy.

При движении лопастей 10 с другой стороны конвейера, то есть встречно течению, лопасти 10, поворачиваясь на своих осях 9, складываются вдоль цепей 7 и 8 и практически не оказывают сопротивления. При этом упоры 11 находятся впереди осей 9 лопастей 10. В этом случае направляющие пластины 13 с этой стороны с обратным углом наклона, выполняют роль компенсаторов крутящего момента, возникающего при работе электростанции.When the blades 10 move from the other side of the conveyor, that is, against the flow, the blades 10, turning on their axes 9, fold along the chains 7 and 8 and practically do not show resistance. In this case, the stops 11 are in front of the axes 9 of the blades 10. In this case, the guide plates 13 on this side with a reverse angle of inclination act as compensators for the torque that occurs during the operation of the power plant.

При установке электростанции на водоразделе двух течений, вторая ветвь цепей 7 и 8 (правая по чертежу), работает описанным образом, как и первая ветвь (левая по чертежу), тем самым удваивается ее мощность.When installing a power plant on the watershed of two currents, the second branch of circuits 7 and 8 (right according to the drawing) operates in the described manner, like the first branch (left according to the drawing), thereby doubling its power.

При отсутствии ветра вертикальный вал 14, вращаясь, свободно проворачивается в храповой муфте 13. При наличии ветра с любой стороны, воздушный поток проходит через лопасти 22 направляющего аппарата и направляется на лопасти 21 ветроколеса в ту же сторону, что и вал 14 (против часовой стрелки по чертежу). Так как частота вращения вала 20 больше частоты вращения вала 14, первый в храповой муфте 13 вход в зацепление с валом 14 и своей крутящий момент постоянно передает на вал 14, тем самым, суммирую мощности ветроколеса и гидропривода, повышает мощность генератора 17, который вырабатывает соответствующее количество электрической энергии.In the absence of wind, the vertical shaft 14 rotates freely in the ratchet coupling 13. In the presence of wind from any direction, the air flow passes through the blades 22 of the guide apparatus and is directed to the blades 21 of the wind wheel in the same direction as the shaft 14 (counterclockwise according to the drawing). Since the rotational speed of the shaft 20 is greater than the rotational speed of the shaft 14, the first engagement in the ratchet clutch 13 with the shaft 14 and its torque is constantly transmitted to the shaft 14, thereby summing up the power of the wind wheel and the hydraulic drive, increases the power of the generator 17, which generates the corresponding amount of electrical energy.

Claims

Offshore hydro wind power plant, including a wind wheel, a deck, a horizontal conveyor mounted on a shaft, at the upper end of which an electric power generator is installed, while the conveyor is made in the form of blades mounted pivotally, and guide plates of the guide vane are installed on their sides with the possibility of additional direction flow on the blades, characterized in that the lower and upper chains of the horizontal conveyor cover the drums fixed at the tops on the axes of rotation on a symmetrical triangular frame.