RU2386855C1 - Vibratory energy converter (versions) - Google Patents
Vibratory energy converter (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2386855C1 RU2386855C1 RU2008135054/06A RU2008135054A RU2386855C1 RU 2386855 C1 RU2386855 C1 RU 2386855C1 RU 2008135054/06 A RU2008135054/06 A RU 2008135054/06A RU 2008135054 A RU2008135054 A RU 2008135054A RU 2386855 C1 RU2386855 C1 RU 2386855C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- rod
- orientation
- interact
- fixing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области возобновляющихся источников энергии, а именно к ветроэнергетическим и гидроэнергетическим устройствам.The invention relates to the field of renewable energy sources, namely, wind energy and hydropower devices.
Известен ветродвигатель с вертикальным валом и плоскими лопастями, ориентация которых меняется в зависимости от направления ветра [Алиев А.С., Челябов И.М., Чумаков С.А. Устройство для преобразования энергии текучей среды. Патент RU №4897566, F03D 3/00 от 18.01.1990 г.].Known wind turbine with a vertical shaft and flat blades, the orientation of which varies depending on the direction of the wind [Aliev A.S., Chelyabov I.M., Chumakov S.A. Device for converting fluid energy. Patent RU No. 4897566, F03D 3/00 of 01/18/1990].
Для изменения ориентации лопастей используется диск с профильной поверхностью, кинематически связанный с флюгером. Лопасти имеют горизонтальные оси вращения, в корневой части которых установлены катки, которые взаимодействуют с профильной поверхностью диска и изменяют ориентацию лопастей. Лопасти, которые создают положительный момент вращения на вертикальном выходном валу, ориентируются перпендикулярно ветру. Остальные лопасти принимают горизонтальное положение и не препятствуют вращению ветроколеса.To change the orientation of the blades, a disk with a profile surface kinematically connected with a weather vane is used. The blades have horizontal axes of rotation, in the root part of which there are rollers that interact with the profile surface of the disk and change the orientation of the blades. The blades, which create a positive moment of rotation on the vertical output shaft, are oriented perpendicular to the wind. The remaining blades take a horizontal position and do not interfere with the rotation of the wind wheel.
Известный ветродвигатель имеет сложную конструкцию и в нем не предусмотрена синхронизация скорости вращения выходного вала при изменении скорости ветра.The known wind turbine has a complex structure and it does not provide for synchronization of the speed of rotation of the output shaft when the wind speed changes.
Известен также ветродвигатель [Алиев А.С. Ветродвигатель. Патент RU №4915384, F03D 3/00 от 04.10.1993 г.], в котором предусмотрена синхронизация скорости вращения выходного вала, который может быть указан в качестве прототипа данного технического решения.Also known is a wind turbine [Aliev A.S. Wind turbine. Patent RU No. 4915384, F03D 3/00 dated 04.10.1993], which provides for the synchronization of the speed of rotation of the output shaft, which can be specified as a prototype of this technical solution.
В прототипе высота профильного диска меняется в зависимости от скорости ветра и регулирует эффективную площадь лопасти. Чем больше скорость ветра, тем меньше эффективная площадь лопастей. При этом лопасти устанавливаются под утлом к горизонтальной плоскости.In the prototype, the height of the profile disk changes depending on the wind speed and regulates the effective area of the blade. The higher the wind speed, the smaller the effective area of the blades. In this case, the blades are installed under the fragility to a horizontal plane.
Недостатком прототипа является сложность конструкции ветродвигателя, связанная со сложностью конструкции узла взаимодействия флюгера с профильным диском и изменения эффективной площади лопастей, а также низкий КПД, связанный с синусоидальным изменением длины рычага.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design of the wind turbine, associated with the complexity of the design of the site of interaction of the wind vane with the profile disc and changes in the effective area of the blades, as well as low efficiency associated with a sinusoidal change in the length of the lever.
Известен также ветродвигатель [Алиев А.С. Ветродвигатель Алиева, патент RU №2224135 от 05.06.2002 г.], который может быть указан в качестве прототипа четвертого варианта преобразователя энергии. Прототип содержит плоские лопасти, взаимодействующие с коническим флюгером, установленным в центре ветродвигателя. Лопасти, создающие положительный момент вращения на выходном валу, автоматически ориентируется перпендикулярно направления ветра, и сохраняют такую ориентацию на всем протяжении активного участка траектории вращения лопастей. На пассивном участке траектории вращения лопасти ориентируются вдоль направления ветра.Also known is a wind turbine [Aliev A.S. Wind turbine Aliyev, patent RU No. 2224135 from 05.06.2002], which can be specified as a prototype of the fourth version of the energy Converter. The prototype contains flat blades interacting with a conical weather vane mounted in the center of the wind turbine. The blades creating a positive moment of rotation on the output shaft are automatically oriented perpendicular to the direction of the wind, and maintain this orientation throughout the active section of the path of rotation of the blades. In the passive section of the trajectory of rotation of the blade are oriented along the direction of the wind.
Однако прототип имеет сложную конструкцию и низкий КПД, связанный с тем, что активный участок траектории вращения лопасти составляет всего 90°÷120°.However, the prototype has a complex structure and low efficiency, due to the fact that the active section of the trajectory of rotation of the blade is only 90 ° ÷ 120 °.
Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции преобразователя энергии (ветродвигателя) и повышение КПД.The technical task of this invention is to simplify the design of the energy Converter (wind turbine) and increase efficiency.
Данная техническая задача решается путем разработки принципиально новой конструкции колеблющего преобразователя энергии, которая содержит кинематически связанные вертикальную стойку, каркас и вертикальный выходной вал, мультипликатор и электрогенератор, плоские лопасти, узел изменения и фиксации ориентации лопастей и узел синхронизации скорости вращения, а так же горизонтальную штангу и второй вал, установленный параллельно выходному валу. При этом на каждом валу неподвижно установлены шестерни, взаимодействующие друг с другом, и ступицы обгонных муфт, обоймы которых через соответствующие радиальные рычаги, пальцы и установленные на штанге с возможностью продольного перемещения ползуны взаимодействуют с горизонтальной штангой. Лопасти выполнены ассиметричными и неподвижно и взаимно перпендикулярно закреплены на концах штанги, которая выполнена с фиксирующим отверстием. Штанга снабжена поворотной в пределах 90° втулкой с радиальными отверстиями, поочередно совпадающими с фиксирующим отверстием и взаимодействующими с фиксаторами узла изменения и фиксации ориентации лопастей, которые взаимодействуют с упорами каркаса, при этом узел изменения и фиксации ориентации лопастей установлен на поворотной платформе в центре преобразователя.This technical problem is solved by developing a fundamentally new design of an oscillating energy converter, which contains kinematically connected vertical strut, frame and vertical output shaft, a multiplier and an electric generator, flat blades, a unit for changing and fixing the orientation of the blades and a unit for synchronizing rotation speed, as well as a horizontal bar and a second shaft mounted parallel to the output shaft. At the same time, gears interacting with each other and hubs of overrunning clutches are fixedly installed on each shaft, the clips of which through the corresponding radial levers, fingers and sliders mounted on the rod with the possibility of longitudinal movement interact with the horizontal rod. The blades are made asymmetric and fixed and mutually perpendicular to the ends of the rod, which is made with a fixing hole. The rod is equipped with a rotatable sleeve within 90 ° with radial holes that alternately coincide with the fixing hole and interact with the latches of the blades for changing and fixing the orientation of the blades, which interact with the stops of the frame, while the unit for changing and fixing the orientation of the blades is mounted on the rotary platform in the center of the converter.
Второй вариант колеблющего преобразователя энергии содержит вертикальную стойку, каркас, лопасти, кинематически связанные узел изменения и фиксации ориентации лопастей и узел синхронизации скорости вращения, горизонтальный выходной вал, мультипликатор и электрогенератор, а так же платформы, установленные на каркасе с возможностью свободного колебания в пределах угла 90°-120°, установленные по одной вертикали с горизонтальным выходным валом дополнительные горизонтальные валы. На горизонтальных валах неподвижно закреплены взаимодействующие друг с другом и с шестерней выходного вала шестерни и ступицы попарно закрепленных обгонных муфт, обоймы которых взаимодействуют со штангами через соответствующие пары рычагов, пальцев и ползунов, попарно установленных в корневой части каждой штанги. При этом лопасти выполнены асимметричными, неподвижно и взаимно перпендикулярно установлены на концах каждой штанги. Штанги выполнены взаимодействующими с соответствующими узлами изменения и фиксации ориентации лопастей, установлены на поворотных платформах и снабжены в корневой части магнитами, взаимодействующими с магнитами, установленными на каркасе.The second variant of the oscillating energy converter contains a vertical rack, frame, blades, kinematically connected node for changing and fixing the orientation of the blades and a node for synchronizing rotation speed, a horizontal output shaft, a multiplier and an electric generator, as well as platforms mounted on the frame with the possibility of free oscillation within an
Узел изменения и фиксации ориентации лопастей содержит втулку с двумя расположенными под углом 90° отверстиями, через которую проходит штанга с возможностью свободного вращения. При этом с боковых сторон на втулке шарнирно закреплены подпружиненные фиксаторы ориентации лопастей, наконечники которых через отверстия втулки взаимодействуют с диаметрально противоположными отверстиями в штанге. При этом фиксаторы взаимодействуют с соответствующими упорами, установленными на каркасе. Кроме того, на каркасе неподвижно установлены магниты, взаимодействующие с соответствующими магнитами, закрепленными на штанге.The unit for changing and fixing the orientation of the blades contains a sleeve with two holes located at an angle of 90 °, through which the rod passes with the possibility of free rotation. At the same time, spring-loaded blades of orientation of the blades are pivotally mounted on the sides of the sleeve, the tips of which interact through the holes of the sleeve with diametrically opposite holes in the rod. In this case, the latches interact with the corresponding stops mounted on the frame. In addition, magnets are fixedly mounted on the frame, interacting with the corresponding magnets mounted on the rod.
Третий вариант колеблющего преобразователя энергии содержит каркас, лопасти и кинематически связанные вертикальный выходной вал. мультипликатор и электрогенератор, а так же понтоны, связанные надводной платформой, под которой параллельно выходному валу дополнительно установлен вал. При этом на обоих шарнирно установленных валах неподвижно закреплены шестерни и ступицы обгонных муфт, которые через соответствующие рычаги, пальцы и ползуны взаимодействуют со штангой. Плоские лопасти выполнены ассиметричными и взаимно перпендикулярно закреплены на концах штанги, установленной на поворотной платформе. На платформе неподвижно закреплена втулка, через которую пропущена штанга, взаимодействующая с узлом изменения и фиксации ориентации лопастей. При этом на штанге закреплены два магнита, взаимодействующие с двумя другими магнитами, закрепленными на каркасе в конечных точках колебания штанги.The third version of the oscillating energy Converter contains a frame, blades and kinematically connected vertical output shaft. a multiplier and an electric generator, as well as pontoons connected by a surface platform, under which an additional shaft is installed parallel to the output shaft. At the same time on both pivotally mounted shafts, gears and hubs of overrunning clutches are fixedly fixed, which interact with the rod through the corresponding levers, fingers and sliders. Flat blades are made asymmetric and mutually perpendicularly fixed at the ends of the rod mounted on a rotary platform. A sleeve is fixedly fixed to the platform, through which a rod is passed, interacting with the node for changing and fixing the orientation of the blades. At the same time, two magnets are fixed on the rod, interacting with two other magnets fixed on the frame at the end points of the rod oscillation.
Четвертый вариант колеблющего преобразователя энергии содержит вертикальную стойку, каркас, лопасти, узел синхронизации скорости вращения и кинематически связанные выходной вал, мультипликатор и электрогенератор, а так же установленные параллельно в горизонтальной плоскости валы, на каждом из которых неподвижно установлены взаимодействующие друг с другом шестерни и ступицы обгонных муфт. Обоймы обгонных муфт двумя радиальными рычагами попарно связаны с верхней и нижней горизонтальными платформами, центры которых шарнирно связаны с двумя парами верхних и нижних стоек. На концах стоек закреплены ориентированные во взаимно перпендикулярных плоскостях плоские лопасти, а в корневой части установлены соответствующие узлы изменения и фиксации ориентации лопастей.The fourth version of the oscillating energy converter contains a vertical strut, frame, blades, a rotational speed synchronization unit and kinematically coupled output shaft, a multiplier and an electric generator, as well as shafts installed in parallel in a horizontal plane, each of which interacting with each other gears and hubs overrunning clutches. The clips of the freewheels with two radial levers are paired with the upper and lower horizontal platforms, the centers of which are pivotally connected with two pairs of upper and lower racks. Flat blades oriented in mutually perpendicular planes are fixed at the ends of the racks, and corresponding nodes for changing and fixing the orientation of the blades are installed in the root part.
В четвертом варианте колеблющего преобразователя энергии узел изменения ориентации и фиксации лопасти содержит втулку с двумя отверстиями, неподвижно связанную с горизонтальной платформой и через которую свободно проходит корневая часть стойки лопасти. На стойке лопасти шарнирно установлена обгонная муфта, ступица которой через пружину закрутки взаимодействует со стойкой лопасти, а обойма через два троса - с левым и правым радиальными рычагами по очереди. При этом на боковых сторонах втулки шарнирно установлены подпружиненные фиксаторы ориентации, наконечники которых через отверстия втулки, сдвинутые в продольном направлении, взаимодействуют с двумя парами отверстий в стойке лопасти, расположенных по кругу через 90°. При этом концы фиксаторов взаимодействуют с левым и правым радиальными рычагами по очереди.In a fourth embodiment of an oscillating energy transducer, the blade orientation and fixation unit comprises a two-hole bushing fixedly connected to a horizontal platform and through which the root portion of the blade strut freely passes. An overrunning clutch is pivotally mounted on the blade rack, the hub of which interacts with the blade rack through the twist spring, and the clip through two cables with the left and right radial levers in turn. At the same time, spring-loaded orientation clamps are pivotally mounted on the sides of the sleeve, the tips of which, through the holes of the sleeve, shifted in the longitudinal direction, interact with two pairs of holes in the rack of the blade located in a circle through 90 °. In this case, the ends of the latches interact with the left and right radial levers in turn.
Узел синхронизации скорости вращения состоит из конического флюгера, установленного на горизонтальном рычаге с возможностью продольного смещения, который через трос и палец, установленный с возможностью вертикального смещения, взаимодействует с втулкой, с наклонными пазами, на которой установлен каркас преобразователя.The rotational speed synchronization unit consists of a conical weather vane mounted on a horizontal lever with the possibility of longitudinal displacement, which interacts with a sleeve with inclined grooves on which the converter frame is mounted through a cable and a finger installed with the possibility of vertical displacement.
Наконечники первой и второй (третьей и четвертой) стоек лопастей в корневой их части шарнирно связаны друг с другом с помощью первого и второго (третьего и четвертого) подпружиненных кронштейнов, соединенных друг с другом с возможностью свободного поворота и продольного перемещения относительно стоек лопастей.The tips of the first and second (third and fourth) racks of the blades in their root part are pivotally connected to each other using the first and second (third and fourth) spring-loaded brackets, connected to each other with the possibility of free rotation and longitudinal movement relative to the racks of the blades.
На фиг.1 представлен разрез В-В на фиг.2 колеблющего преобразователя энергии.Figure 1 presents a section bb In figure 2 of an oscillating energy Converter.
На фиг.2 представлен разрез А-А на фиг.1 колеблющего преобразователя энергии, где позиции 5-26 те же, что на фиг.1.Figure 2 presents a section aa in figure 1 of an oscillating energy converter, where positions 5-26 are the same as in figure 1.
На фиг.3 представлена конструкция узла фиксаторов ориентации лопастей (разрез С-С на фиг.2), где позиции 5-35 те же, что на фиг.1 и 2.Figure 3 presents the design of the node of the retainers of the orientation of the blades (section CC in figure 2), where positions 5-35 are the same as in figures 1 and 2.
На фиг.4 представлена конструкция второго варианта колеблющего преобразователя энергии.Figure 4 presents the design of the second variant of the oscillating energy Converter.
На фиг.5 представлен разрез Д-Д на фиг.4, где позиции 47-76 те же, что на фиг.4.Figure 5 presents a section DD in figure 4, where the positions 47-76 are the same as in figure 4.
На фиг.6 представлена конструкция третьего варианта преобразователя энергии.Figure 6 shows the construction of a third embodiment of an energy converter.
На фиг.7 представлена конструкция узла изменения ориентации лопастей.Figure 7 presents the design of the node changes the orientation of the blades.
На фиг.8 представлен разрез Е-Е на фиг.7, где позиции 113, 115 те же, что на фиг.6.On Fig presents a section EE in Fig.7, where the
На фиг.9 представлена конструкция четвертого варианта колеблющего преобразователя энергии.Figure 9 shows the construction of a fourth embodiment of an oscillating energy converter.
На фиг.10 представлен разрез И-И на фиг.9, где позиции 140-150 те же, что на фиг.9.Figure 10 presents a section II in figure 9, where the positions 140-150 are the same as in figure 9.
На фиг 11 представлен разрез К-К на фиг.9, где позиции 139-151 те же, что на фиг.9.In Fig.11 shows a section KK in Fig.9, where the positions 139-151 are the same as in Fig.9.
На фиг.12 представлена кинематическая схема шарнирной связи между наконечниками стоек лопастей, где позиции 52, 53 - те же, что на фиг.4.On Fig presents a kinematic diagram of the hinge connection between the tips of the racks of the blades, where the
Принцип работы первого варианта колеблющего преобразователя энергии заключается в следующем. Преобразователь энергии с помощью втулки 2 устанавливается на вертикальной стойке 1 с возможностью свободного поворота. Нижняя пластина 3 неподвижно связана с торцом первой втулки 2 и с помощью стоек (на фиг.1 не указаны) параллельно нижней 3 устанавливается верхняя пластина 4, формирующие каркас преобразователя. Между указанными пластинами шарнирно установлены первый 6 и второй (выходной) 7 валы.The principle of operation of the first embodiment of an oscillating energy converter is as follows. The energy Converter using the sleeve 2 is mounted on a
На первом и втором валах неподвижно установлены соответствующие шестерни 8, 9 и ступицы обгонных муфт 10, 11. Обоймы указанных муфт неподвижно связаны с соответствующими радиальными рычагами 12 и 13. Концы указанных рычагов имеют отверстия, которые взаимодействуют с наконечниками шарнирно связанных с ними пальцев 14 и 15. Верхние концы указанных пальцев неподвижно связаны с ползунами 16 и 17. Ползуны установлены на штанге 18 с возможностью свободного продольного перемещения.The corresponding gears 8, 9 and hubs of the overrunning
Рычаги 12 и 13 передают вращение на первую 10 и вторую 11 обгонные муфты при отклонении штанги 18 по часовой или против часовой стрелки.The
На штанге 18 установлена вторая втулка 20 с возможностью относительно свободного поворота в пределах 90 градусов. С двух концов второй втулки на штанге закреплены неподвижные кольца 21 для предотвращения ее продольного смещения.A
Вторая втулка имеет два радиальные отверстия, расположенные с верхней стороны через 90° симметрично от вертикальной плоскости. Указанные отверстия взаимодействуют с первым 33 и вторым 34 фиксаторами ориентации лопастей по очереди.The second sleeve has two radial holes located on the upper side through 90 ° symmetrically from the vertical plane. These holes interact with the first 33 and second 34 latch orientation blades in turn.
Штанга 18 имеет одно фиксирующее отверстие 19, которое совпадает по очереди то с первым, то со вторым отверстиями второй втулки 20 и взаимодействует с наконечниками 39 фиксаторов. Первый 33 и второй 34 фиксаторы ориентации лопастей установлены на поворотной платформе симметрично втулке 20 с двух противоположных сторон.The
На двух концах штанги 18 установлены плоские лопасти, площади которых асимметричны относительно штанги, а плоскости их перпендикулярны друг другу. Причем асимметрия такая, что если под воздействием ветра на первую лопасть штанга вращается по часовой стрелке, а под воздействием на вторую лопасть - в противоположном направлении, т.е. против часовой стрелки.Flat blades are installed at the two ends of the
При взаимодействии первого 33 и второго 34 фиксаторов ориентации лопасти со штангой 18 лопасть 35 устанавливается то перпендикулярно направлению ветра, то вдоль указанного направления. При этом наконечники 39 фиксаторов 37, 38 входят в отверстие 19 и фиксирует то перпендикулярное, то продольное (относительно направления ветра) положение лопасти. При этом в рабочем положении находится по очереди то первая, то вторая лопасти.In the interaction of the first 33 and second 34 orientation orientation of the blades with the
Переключение из одного положения в другое осуществляется в результате взаимодействия фиксаторов ориентации лопастей 33 и 34 с первым 31 и вторым 32 упорами. Упоры 31, 32 установлены на верней пластине 4 так, чтобы активная область работы каждой лопасти находилась в пределах 90°-120°, где рычаг воздействия силы ветра на валы максимален. Меняя угловое положение упоров, возможно, экспериментально подобрать их оптимальное расположение.Switching from one position to another is a result of the interaction of the orientation locks of the
Допустим при рабочем положении левой лопасти (ветер направлен на плоскость чертежа), штанга вращается по часовой стрелке. При этом первая обгонная муфта 10 приводит во вращение первый вал 6 по часовой стрелке. Вторая обгонная муфта 11 выходит из сцепления. Из-за сцепления шестерен 8 и 9 второй вал 7 вращается против часовой стрелки. После взаимодействия второго фиксатора ориентации лопастей 34 со вторым упором 32, вторая лопасть устанавливается в рабочее положение - перпендикулярно направлению ветра. Это происходит из-за воздействия ветра на асимметричную поверхность первой лопасти.For example, when the left blade is in working position (the wind is directed to the drawing plane), the bar rotates clockwise. In this case, the first overrunning
После поворота первой лопасти на 45°, вторая лопасть также становится под углом 45° к направления ветра. Для дальнейшего поворота лопасти используется сила взаимодействия магнитов, аналогично второму варианту преобразователя (см. фиг.4).After the first blade rotates 45 °, the second blade also becomes at an angle of 45 ° to the direction of the wind. For further rotation of the blade, the interaction force of the magnets is used, similarly to the second version of the transducer (see figure 4).
После фиксации положения второй лопасти перпендикулярно направлению ветра начинается поворот штанги 18 в обратном направлении. При этом в сцепление входит вторая обгонная муфта, которая приводит во вращение второй вал 7 и установленную на нем вторую шестерню. Таким образом вторая шестерня становится ведущим и она вращается как прежде - против часовой стрелки. При этом первая обгонная муфта 10 выходит из сцепления. В результате сцепления шестерен 8 и 9 первый (ведущий) вал продолжает свое вращение по часовой стрелке.After fixing the position of the second blade perpendicular to the direction of the wind, the rotation of the
Когда штанга доходит до первого упора 31 наконечник первого фиксатора ориентации лопасти 33 выходит из отверстия 19 и штанга 18 вращается вокруг своей оси в обратную сторону. Это происходит из-за асимметрии второй лопасти.When the rod reaches the
После поворота второй лопасти на 90° фиксатор 34 удерживает перпендикулярное положение лопасти на всем протяжении рабочего участка. Первая лопасть при этом ориентируется вдоль направления ветра и не создает тормозящий момент.After the second blade rotates 90 °, the
Таким образом, не зависимо от направления колебания штанги на втором (выходном) валу создается положительный момент вращения.Thus, regardless of the direction of oscillation of the rod on the second (output) shaft, a positive moment of rotation is created.
КПД преобразователя энергии ветра возрастает в результате того, что моменты вращения, создаваемые поворотом штанги по часовой и против часовой стрелки, складываются. Кроме того, колебания штанги происходит на участке траектории 90-120°. Рычаг, а следовательно, и создаваемый им момент вращения на выходном валу, максимальны. В отличие от прототипа, где время активного воздействия ветра составляло всего Т/4, где Т-период вращения лопасти, в данном преобразователе время воздействия возрастает в два раза.The efficiency of the wind energy converter increases as a result of the fact that the rotation moments created by turning the rod clockwise and counterclockwise add up. In addition, the oscillation of the rod occurs in the area of the trajectory 90-120 °. The lever, and therefore the torque created by it on the output shaft, is maximum. In contrast to the prototype, where the time of the active influence of the wind was only T / 4, where the T-period of rotation of the blade, in this converter the exposure time doubles.
На втором (выходном) валу 7 установлена ведущая коническая шестерня 22, вращение от которого передается на ведомую шестерню 23. Ведомая коническая шестерня установлена на валу мультипликатора 24. Мультипликатор служит для повышения скорости вращения выходного вала до номинальной скорости вращения электрогенератора 25, подключенного к мультипликатору. Выходной вал может быть подключен к гидронасосу. Затем масло под высоким давлением поступает в гидромотор, который приводит во вращение электрогенератор или водяной насос. В этом случае стравливая избыточное давление после гидронасоса легко достичь синхронизацию электрогенератора. Кроме того, применение гидросистемы позволяет параллельно включать произвольное количество преобразователей энергии и получить большие суммарные мощности.A leading bevel gear 22 is installed on the second (output)
Для синхронизации работы электрогенератора в первом варианте преобразователя при изменении скорости ветра может быть использован конический флюгер 41, аналогично второму варианту (см. фиг.4).To synchronize the operation of the electric generator in the first version of the transducer when changing the wind speed, a
При повышении скорости ветра конический флюгер перемещается вдоль рычага флюгера 88 и тянет за собой трос 82, перекинутый через блок 78. Конец троса связан с пальцем 75. Указанный палец перемещается по вертикальному пазу стойки 1 и по наклонным пазам 85 первой втулки 42 (см. описание фиг.4 и 5). С помощью пружины 76 палец 75 тянется вверх и прижимает конический флюгер к ограничительному кольцу 83. При увеличении скорости ветра конический флюгер перемещается по горизонтальному рычагу 88 и опускает палец 75 вниз. Это приводит к повороту первой втулки и установленной на ней всей конструкции преобразователя на угол φ относительно направления ветра. Этот угловой сдвиг приводит к уменьшению эффективной площади лопастей и уменьшению создаваемых ими моментов вращения на выходном валу, а следовательно, и скорости вращения электрогенератора. Подбирая геометрические параметры конического флюгера, наклон пазов 85 и жесткость пружины 76 возможно синхронизировать скорость вращения электрогенератора в широком диапазоне изменения скорости ветра.When the wind speed increases, the conical weather vane moves along the lever of the
На фиг.3 представлены конструкции фиксаторов ориентации лопастей. Ко второй втулке 20 с двух сторон приварены кронштейны 38. С помощью указанных кронштейнов шарнирно установлены первый 33 и второй 34 фиксаторы. С помощью пружин 40 наконечники 39 фиксаторов прижимаются к поверхности штанги 18. Когда наконечник фиксатора совпадает с положением фиксирующего отверстия 19 в штанге 18 наконечник фиксатора входит в указанное отверстие и фиксирует одно из двух возможных положений плоских лопастей. Перпендикулярное (активное) или продольное (пассивное) положение лопастей сохраняется при повороте штанги 18 от первого упора 31 до второго 32 и наоборот.Figure 3 presents the design of the latch orientation of the blades.
Второй вариант колеблющего преобразователя энергии, конструкция которого представлена на фиг.4 и 5, содержит две колеблющие штанги с горизонтальными осями колебаний, работа которых сдвинута по фазе на 90°.The second version of the oscillating energy converter, the design of which is shown in Figs. 4 and 5, contains two oscillating rods with horizontal axes of oscillation, the operation of which is phase-shifted by 90 °.
Вся конструкция преобразователя энергии установлена на вертикальной стойке 1 с возможностью свободного вращения. Для этого используется гильза 42, шарнирно установленная на стойке, на которой монтируется каркас из четырех параллельных пластин 43-46, связанных друг с другом установочными стойками 47.The entire structure of the energy Converter is mounted on a
Вторая 48 и третья 49 платформы установлены на пластинах 45 и 46 с возможностью свободного колебания в пределах угла 90-120°. На указанных платформах неподвижно закреплены втулки 50 и 51 соответственно. Через эти втулки пропущены вторая 52 и третья 53 штанги. С торцов втулок 50 и 51 на штанги надеты пружины закрутки, обгонные муфты и неподвижные кольца, предотвращающие продольные перемещения штанг. На концах каждой штанги неподвижно установлены соответствующие плоские лопасти, ориентированные взаимно перпендикулярно. Второй 55, третий 56 и четвертый 68 валы установлены параллельно друг другу по оси симметрии в вертикальной плоскости. На указанных валах неподвижно установлены третья, четвертая и пятая шестерни соответственно. На концах второго вала 55 неподвижно установлены ступицы третьей 60 и четвертой 61 обгонных муфт. А на концах третьего 56 вала - также неподвижно установлены ступицы пятой 62 и шестой 63 обгонных муфт. Обоймы обгонных муфт 60, 61, 62 и 63 неподвижно связаны с радиальными рычагами 65. Наконечники указанных рычагов шарнирно связаны с наконечниками пальцев 66. Вторые концы указанных пальцев неподвижно соединены с соответствующими ползунами 67. Ползуны в свою очередь попарно установлены в корневой части каждой штанги с возможностью свободного продольного перемещения. При качании каждой штанги в ту или другую стороны ползуны через пальцы 66 и рычаги 65 создают положительные моменты вращения на втором 55 или третьем 56 валах. При этом в сцепление входят по очереди то третья 60 и пятая 62, то четвертая 61 и шестая 63 обгонные муфты.The second 48 and third 49 platforms are mounted on
Так как колебания первой 52 и второй 53 штанг смещены по фазе на 90° и направление их колебаний взаимно противоположное, хотя бы к одному валу в любой момент времени приложен положительный момент вращения. В работе преобразователя нет «мертвых точек».Since the oscillations of the first 52 and second 53 rods are 90 ° out of phase and the direction of their oscillations is mutually opposite, a positive moment of rotation is applied to at least one shaft at any time. There are no "dead spots" in the operation of the converter.
Как и в первом варианте преобразователя энергии, специальная установка обгонных муфт 60-63 обеспечивает постоянное направление вращения выходного (четвертого) вала 68. Пятая шестерня 59 установлена на обойме седьмой обгонной муфты 64. Для повышения синхронности вращения выходного вала на нем может быть установлен массивный маховик.As in the first version of the energy converter, a special installation of overrunning clutches 60-63 provides a constant direction of rotation of the output (fourth)
Вращение выходного вала через вторую пару конических шестерен 107, 108 передается через мультипликатор 71 на электрогенератор 87. Мультипликатор и электрогенератор установлены на подставке 72, которая крепиться ко второй пластине 44 под прямым углом. Вращение выходного вала может быть подано на гидронасос, который приведет во вращение гидромотор и связанный с ним электрогенератор или водяной насос.The rotation of the output shaft through the second pair of
При изменении ориентации плоских лопастей путем асимметрии их площадей относительно штанг после поворота на 45° возникает противодействующий момент. Для дальнейшего поворота необходимо использовать магниты 73, 74. Магниты могут быть использованы во всех трех вариантах конструкции преобразователя энергии, где лопасти имеют асимметричные или симметричные площади.When the orientation of the flat blades by changing the asymmetry of their areas relative to the rods after a rotation of 45 °, an opposing moment arises. For further rotation it is necessary to use
Первые магниты 73 неподвижно крепятся на третьем 45 и четвертом 46 пластинах. Вторые магниты 74 также неподвижно крепятся в корневой части соответствующих штанг 52, 53. Взаимная ориентация соответствующих пар постоянных магнитов 73 и 74 подбирается таким, чтобы после взаимодействия фиксаторов ориентации 33, 34 с соответствующими упорами 31 и 32, силы взаимодействия магнитов привели к изменению ориентации плоских лопастей на угол плюс-минус 90 градусов. При параллельном положении магнитов 73 и 74 и совпадении их магнитных полюсов N1 c N2 и S1 c S2 - они стремятся повернуться относительно друг друга и принудительно изменяет ориентацию связанных с ними плоских лопастей.The
На фиг.5 представлен вид Д-Д по фиг.4. Горизонтальный рычаг 88 конического флюгера 41 крепится неподвижно на гильзе 42 с помощью хомута 77. Флюгер имеет форму усеченного конуса или усеченной пирамиды. Под воздействием ветра на боковые поверхности флюгера, из-за разности торцевых площадей Sн-Sв, флюгер перемешается по горизонтальному рычагу. Флюгер перемещает палец второй 80 по пазу 81, а также связанный с пальцем трос 82. Трос проходит по оси горизонтального рычага 88, и перекинут через блок 78. Далее трос проходит по оси вертикальной стойки 1. К концу троса привязан первый палец 75 и пружина 76. Второй конец пружины привязан к третьему пальцу 86. Под натяжением пружины конический флюгер прижимается к ограничительному кольцу 83. Первый палец 75 ходит по вертикальному пазу 84 гильзы 42 вниз, и концы его взаимодействуют с наклонными пазами 85 втулки 79. В результате указанного взаимодействия втулка с преобразователем энергии разворачивается относительно направления ветра. При этом эффективная площадь лопастей уменьшается, что приводит к уменьшению скорости вращения электрогенератора. Таким образом, синхронизируется скорость вращения электрогенератора 87.Figure 5 presents a view of DD in figure 4. The
Принцип работы третьего (речного) варианта преобразователя энергии заключается в следующем (см. фиг.6).The principle of operation of the third (river) version of the energy Converter is as follows (see Fig.6).
Преобразователь энергии размешается на двух понтонах 111, 112, обеспечивающие ему положительную плавучесть. Понтоны с помощью двух тросов 89 привязываются к берегу. Платформа 90 с размещенными над ней мультипликатором 109 и электрогенератором (или насосом) 110 должны находиться в надводном положении. В остальном принцип работы речного варианта совпадает с принципом работы первого варианта.The energy converter is placed on two
Так как направление и скорость течения реки постоянные, в этом варианте нет флюгера и не предусмотрена синхронизация скорости вращения электрогенератора. Регулировка скорости осуществляется при сборке преобразователя путем установки ориентации лопастей под определенным углом к направлению течения реки. Для этого необходимо, чтобы ориентация лопастей 103 и 104 относительно четвертой штанги 102 регулировалась и фиксировалась в необходимом положении. Угол поворота может быть подобран экспериментально и отградуирован в зависимости от скорости течения реки.Since the direction and speed of the river are constant, in this embodiment there is no weathervane and synchronization of the rotation speed of the generator is not provided. Speed adjustment is carried out during the assembly of the converter by setting the orientation of the blades at a certain angle to the direction of the river flow. For this, it is necessary that the orientation of the
Надводная платформа 90 и основание 91 устанавливаются параллельно друг другу с помощью стоек 92. Пятый (выходной) 93 и шестой 94 валы шарнирно установлены вертикально. На этих валах неподвижно установлены шестая 95 и седьмая 96 шестерни и ступицы восьмой 97 и девятый 98 обгонных муфт. Обоймы обгонных муфт через рычаги 99, пальцы 100 и ползуны 101 взаимодействуют с четвертой штангой 102. Левая 103 и правая 104 лопасти устанавливаться на четвертой штанге с угловым смешением относительно вертикали в зависимости от скорости течения реки.The
На четвертой поворотной платформе 105 неподвижно закреплены пятая втулка 106. Четвертая штанга пропущена через втулку 106 и на нее надеты неподвижные кольца 21. С двух сторон указательной втулки на основании 91 устанавливаться постоянные магниты 73, которые взаимодействуют с магнитами 74, закрепленными в корневой части четвертой штанги. Взаимодействия каждой пары магнитов приводит к изменению ориентации лопастей. Площади лопастей должны быть асимметричны относительно штанг, как и в первых двух вариантах преобразователя энергии. Для фиксации углового положения лопастей на активном и пассивном участках их колебаний со штангой используются фиксаторы ориентации 33 и 34, аналогично тем, что представлены на фиг.3. Фиксаторы взаимодействуют в конечных точках колебаний штанги с упорами 31 и 32, установленными на основании 91 (на фиг.6 - не указаны). На выходном валу 93 установлена ведущая коническая шестерня 107, входящая в сцепление с ведомой шестерней 108, установленной на входном валу мультипликатора 109. На выходе мультипликатора установлен электрогенератор (или водяной насос) 110.The fifth sleeve 106 is fixedly mounted on the fourth rotary platform 105. The fourth rod is passed through the sleeve 106 and the fixed rings 21 are put on it.
Третий вариант колеблющего преобразователя энергии может быть использован в качестве движителя лодок для преобразования вращательного движения двигателя (ДВС или дизельный) в колебательное движение весел, меняющих свою ориентацию. Функцию руля лодки может выполнять плоский флюгер, соединенный как в первом варианте преобразователь энергии.The third version of the oscillating energy converter can be used as a boat propeller to convert the rotational motion of the engine (ICE or diesel) into the oscillatory motion of oars that change their orientation. The function of the steering wheel of a boat can be performed by a flat weather vane, connected as in the first embodiment, an energy converter.
При параллельной работе N-го количества преобразователей энергии для суммирования выходной мощности - выходные валы их могут быть подключены к гидронасосам. Суммарное давление масла затем подается в гидромотор, который приводит во вращение электрогенератор или насос. Магниты, используемые для изменения ориентации лопастей, повышает стоимость преобразователя. Во всех трех вариантах могут быть использованы следующие узлы изменения ориентации лопастей.In parallel operation of the N-th number of energy converters for summing the output power - their output shafts can be connected to hydraulic pumps. The total oil pressure is then supplied to the hydraulic motor, which drives the electric generator or pump. The magnets used to change the orientation of the blades increases the cost of the transducer. In all three variants, the following nodes of changing the orientation of the blades can be used.
Узел изменения ориентации лопастей, конструкция которого представлена на фиг.7, функционирует следующим образом. С двух сторон от втулки 118 на штангу 115 надеты первая 119 и вторая 120 пружины, имеющую правую и левую закрутки. Ближние концы пружин вставлены в штангу 115, а дальние их концы неподвижно связаны со ступицами соответствующих обгонных муфт 121 и 122. Ступицы указанных муфт свободно вращаются на штанге. С внешней стороны обгонных муфт на штанге неподвижно установлены кольца 125. Обоймы обгонных муфт неподвижно связаны с соответствующими звездами 123 и 124.The node changes the orientation of the blades, the design of which is presented in Fig.7, operates as follows. On both sides of the
В центральной части штанга свободно проходит через втулку 118 и ее угловое положение фиксируется через каждый 90°. При этом ориентация первой 113 и второй 114 лопастей меняется периодически. Когда первая лопасть ориентирована перпендикулярно направлению ветра, вторая - перпендикулярная первой, ориентируется вдоль направления ветра и наоборот. Фиксация ориентации лопастей осуществляется с помощью соответствующих узлов, конструкция которых представлена на фиг.3.In the central part of the rod freely passes through the
Наконечники фиксаторов 117 периодически входят то в первое, то во второе отверстия 116 в штанге. Изменение ориентации лопастей осуществляется при каждом взаимодействии узлов фиксации с соответствующими упорами. Наиболее оптимальным является вариант, когда штанга при изменении ориентации лопастей, вращается в одном направлении. Такой режим работы обеспечивает конструкция, представленная на фиг.7. Звезды 123, 124 взаимодействуют с зубцами 129 диска сцепления 127 в круговом секторе 90° (см. фиг.8).The tips of the
Высота штанги относительно диска сцепления определяет диаметр звезд, который равен половине расстояния между звездами. При таких соотношениях указанных элементов конструкции угол колебания штанги равен 90°.The height of the rod relative to the clutch disc determines the diameter of the stars, which is equal to half the distance between the stars. With these ratios of these structural elements, the angle of oscillation of the rod is 90 °.
Когда левая муфта 121 находится в сцеплении первая звезда 123 взаимодействует с зубцами левого сектора диска сцепления 127. При этом первая пружина 119 закручивается на угол 90°. На такой же угол поворачивается штанга 115 относительно платформы по часовой стрелке. В конце указанного сектора при взаимодействии фиксатора с упором наконечник фиксатора 117 выходит из отверстия 116 штанги. После этого закрученная пружина поворачивает штангу вокруг своей оси на 90°. При этом правая лопасть становится перпендикулярно направлению ветра. После чего под воздействием ветра штанга поворачивается в обратном направлении на 90°. В конце сектора происходит взаимодействие второго фиксатора со вторым упором. В результате наконечник фиксатора освобождает второе отверстие в штанге, и она поворачивается еще на 90° в прежнем направлении. Таким образом, штанга совершает относительно платформы колебательные движения в пределах угла 90°. Этот угол при необходимости может быть увеличен до 120°. Для этого необходимо изменить соотношение между диаметром звезд и расстоянием между ними. Уменьшение расстояния приводит к уменьшению диаметра круга, по которой нарезаны зубцы 129. При этом πDdзв/4=πDзуб/3, где Ddзв - диаметр делительной окружности звезды; Dзуб - средний диаметр круга, по которому нарезаны зубья.When the
Взамен зубцов на диске сцепления может быть установлены неподвижно велосипедные цепи, согнутые в поперечном направлении в круговой сегмент.Instead of teeth on the clutch disc, stationary bicycle chains can be installed that are bent laterally in a circular segment.
Кроме того, взамен звезд могут быть использованы конические шестерни, которые взаимодействуют с двумя секторами конических шестерен, диаметр делительной окружности которых в два раза больше чем у самих шестерен. Высота подставки 126 подбирается исходя из диаметров звезд, а их диаметр - исходя из размеров фиксаторов ориентации лопастей и ограничительных упоров.In addition, bevel gears that interact with two sectors of bevel gears, the pitch circle diameter of which is twice as large as the gears themselves, can be used instead of stars. The height of the
Принцип работы четвертого варианта преобразователя энергии, конструкция которого представлена на фиг.9 и 10, заключается в следующем.The principle of operation of the fourth version of the energy Converter, the design of which is presented in Fig.9 and 10, is as follows.
Установка четвертого варианта преобразователя энергии и отбор энергии от выходного вала 130 осуществляется аналогично второму варианту преобразователя (см. фиг.4). Позиции 41-78 те же, что на фиг.4. Принцип работы узла синхронизации скорости вращения электрогенератора, основанный на применении конического флюгера, такой же, как у второго варианта.The installation of the fourth version of the energy Converter and the selection of energy from the
В отличие от второго варианта в четвертом варианте преобразователя седьмой 130 и восьмой 131 валы установлены в одной горизонтальной плоскости.In contrast to the second embodiment, in the fourth embodiment of the converter, the seventh 130 and eighth 131 shafts are mounted in one horizontal plane.
На фиг.9 представлен вид М-М по фиг.10.Figure 9 presents a view of MM in figure 10.
На седьмом валу 130 неподвижно установлены ступица десятой обгонной муфты 132 и восьмая шестерня 134. На восьмом валу 131 также неподвижно установлены ступица одиннадцатой обгонной муфты 133 и девятая шестерня 135. Восьмая и девятая шестерни имеют одинаковые размеры и находятся в сцеплении друг с другом.The hub of the tenth overrunning
Обойма десятой обгонной муфты 132 неподвижно связана с двумя радиальными (левыми) рычагами 137. Обойма одиннадцатой обгонной муфты 133 также неподвижно связана с двумя правыми радиальными рычагами 138.The clip of the tenth overrunning clutch 132 is fixedly connected to two radial (left)
Радиальные рычаги имеют одинаковую длину. Удаленные концы левых и правых рычагов плоскими шарнирами связаны с верхним 143 и нижним 144 платформами. Указанные платформы имеют одинаковые размеры и параллельны друг другу. Платформы и связанные с ними шарнирно левые и правые рычаги образуют параллелограмм, качающийся относительно валов 130 и 131. Так как валы находятся в одной горизонтальной плоскости, верхняя 143 и нижняя 144 платформы сохраняют свое горизонтальное положение при любом угловом положении радиальных рычагов. По центру платформ перпендикулярно к их плоскостям шарнирно установлены верхние 139 и нижние 140 стойки лопастей. На удаленных концах стоек 139 и 140 закреплены верхняя 141 и нижняя 142 лопасти соответственно.Radial levers have the same length. The remote ends of the left and right levers are connected by flat hinges to the upper 143 and lower 144 platforms. These platforms are the same size and parallel to each other. The platforms and the articulated left and right levers form a parallelogram swinging relative to the
При заданном направлении ветра справа - налево, если нижняя лопасть ориентирована перпендикулярно ветру, верхняя лопасть должна быть ориентирована вдоль направления ветра. При этом десятая обгонная муфта 132 должна находиться в сцеплении и вращать седьмой вал по часовой стрелке. В этот момент времени одиннадцатая обгонная муфта находится вне сцепления и восьмой вал 131 со ступицей обгонной муфты вращается против часовой стрелки. Это обеспечивается за счет сцепления шестерен 134 и 135. После отклонения стоек лопастей на угол ±45° (или ±60°) от вертикали происходит взаимодействие радиальных рычагов 137 и 138 с соответствующими фиксаторами ориентации 147. После чего ориентация лопастей меняется. Они оба поворачиваются в одном направлении на 90°. Верхняя лопасть становится перпендикулярно направлению ветра, а нижняя - вдоль указанного направления. Теперь в сцеплении входит одиннадцатая обгонная муфта 133 и ведущим становится восьмой вал 131. Восьмой вал как и прежде вращается против часовой стрелки. В этот момент времени десятая обгонная муфта 132 находится вне сцепления и седьмой вал продолжает вращаться по часовой стрелке. Таким образом, независимо от изменения направления качания стоек лопастей направление вращения валов не меняется.For a given wind direction from right to left, if the lower blade is oriented perpendicular to the wind, the upper blade should be oriented along the wind direction. In this case, the tenth overrunning clutch 132 should be in the clutch and rotate the seventh shaft clockwise. At this point in time, the eleventh overrunning clutch is out of engagement and the
Восьмая шестерня 134 входит в сцепление с девятой 135 и десятой 136 шестернями. Передача вращения на генератор может быть осуществлена аналогично второму варианту (см. фиг.4). Десятая шестерня устанавливается на обойме обгонной муфты 64. На валу 68 с десятой шестерней необходимо установить маховик и ведущую коническую шестерню 69. Вращение от ведомой конической шестерни 70 через мультипликатор 71 передается на электрогенератор или насос.
Для изменения ориентации каждой лопасти используется узел изменения и фиксации ориентации лопасти. Этот узел включает в себя позиции 145-153. Втулки 145, 146 перпендикулярны и неподвижно связаны с соответствующими платформами 143, 144. Через эти втулки проходят корневые части лопастей 139 и 140. На указанных стойках установлены соответствующие обгонные муфты 148, 149, ступицы которых свободно вращаются на стойках. На концах каждой стойки установлена пружина закрутки 150, один конец которой неподвижно связан со стойкой лопасти, а второй - со ступицей соответствующей обгонной муфты 148 (149).To change the orientation of each blade, a node is used to change and fix the orientation of the blade. This unit includes items 145-153. The
С двух сторон втулки 145 (146) установлены подпружиненные фиксаторы ориентации лопасти 147. Наконечники фиксаторов аналогично тем, что представлены на фиг.6, входят в отверстия втулки 145 (146) и фиксирует угловое положение стойки лопасти 139 (140), а следовательно, и соответствующей лопасти 141 (142).On two sides of the sleeve 145 (146), spring-loaded orientation fixators of the
Отверстия во втулках 145, 146, в которые входят наконечники фиксаторов 147, должны быть сдвинуты относительно друг друга в продольном направлении. На такое же расстояние должны быть сдвинуты две сквозные отверстия в стойке лопасти, рассверленные под прямым углом друг к другу. При этом наконечники фиксаторов по очереди входят в отверстия стойки лопасти и сохраняют фиксированное положение на всем протяжении активного или пассивного их колебательного движения.The holes in the
Для изменения ориентации лопасти используется сила закрутки пружины 150. Для его закрутки используется два троса 151, концы которых взаимодействуют с двумя диаметрально противоположными точками обоймы соответствующей обгонной муфты 148 (149). Тросы перекинуты через блоки 152, шарнирно установленные на радиальных рычагах 137 и 138. Концы тросов пропущены через ограничительные кольца, закрепленные на рычагах 137 и 138, и связаны с пружинами натяжения 153. Узлы соединения тросов с пружинами не проходят через кольца. При отклонении рычагов от вертикали например, по часовой стрелке, левый верхний и нижний правый углы параллелограмма, формированной рычагами 137, 138 и платформами 143, 144, увеличиваются. Это приводит к растяжению тросов 151, проходящие по указанным углам. Другие два троса расслабляются, т.к. проходят по острым углам параллелограмма.To change the orientation of the blade, a spring twist force of 150 is used. Two
Пружины 153 сокращаются и сохраняют растянутое положение тросов. Растяжение тросов в тупых углах (см. фиг.11) приводит к сцеплению обоймы со ступицей обгонной муфты 148 (149) и закрутке соответствующей пружины 150. После того, как радиальные рычаги 137, 138 доходят до крайнего заданного положения (±45°), фиксатор ориентации 147 взаимодействует с соответствующим рычагом 137 (138). В результате указанного взаимодействия наконечник фиксатора выходит из отверстия в стойке лопастей 139 (140). После чего закрученные пружины 150 разворачивают каждую лопасть 141, 142 на 90° по часовой стрелке. Теперь верхняя лопасть становится перпендикулярно направлению ветра, а нижняя ориентируется вдоль указанного направления. Новое положение лопастей фиксируется наконечниками фиксаторов ориентации 147. Начинается обратный процесс колебания стоек лопастей 139, 140 и связанных с ними рычагов 137, 138, против часовой стрелки.The
Натяжение тросов в верхнем правом и нижнем левом углах параллелограмма снова приводит к сцеплению муфт 148, 149 и закрутке соответствующих пружин по часовой стрелке. После того, как рычаги 137, 138 доходят до крайнего положения против часовой стрелки, происходит взаимодействие двух других фиксаторов ориентации соответствующими рычагами. После чего лопасти 141 и 142 снова поворачиваются на 90° по часовой стрелке и их ориентации фиксирует еще на полупериод их колебания.The tension of the cables in the upper right and lower left corners of the parallelogram again leads to the clutch 148, 149 and the twisting of the corresponding springs clockwise. After the
На фиг.10 представлен вид И-И по фиг.9.Figure 10 presents a view of II in figure 9.
Каркас 154 состоит из пятой 155, шестой 156, седьмой 157 и восьмой 158 пластин. Пластины закреплены параллельно друг другу с помощью вторых стоек 159. На седьмом валу 130 неподвижно установлена ступица двенадцатой обгонной муфты 160. На параллельном восьмом валу 131 установлена ступица тринадцатой обгонной муфты, которая сопряжена с двенадцатой. Обоймы двенадцатой и тринадцатой обгонных муфт связаны со вторыми радиальными рычагами 161.The
Вторые горизонтальные пластины 162, связанные плоскими шарнирами с параллельными радиальными рычагами 161, образуют второй параллелограмм, подобный первому. Со вторыми платформами 162 шарнирно связаны и взаимодействуют вторая пара стоек лопастей 163 и связанные с ними лопасти 164.The second
Колебательное движение второй пары лопастей 164 сдвинута по фазе на 90° относительно движения первой пары 141, 142. Поэтому нет «мертвой» точки. Работа второй пары лопастей осуществляется так же, как первой, изложенной выше.The oscillatory motion of the second pair of blades 164 is 90 ° out of phase with respect to the motion of the
На фиг.11 представлен вид К-К по фиг.9. Наконечник левого и правого фиксаторов 147 по очереди взаимодействуют с вертикальными и горизонтальными отверстиями в стойке лопасти. Вертикальные и горизонтальные отверстия и взаимодействующие с ними наконечники фиксаторов ориентации 147 находятся в двух разных плоскостях. Верхний и нижний тросы 151 также поочередно взаимодействует с обоймой обгонной муфты 148 и закручивает пружину на 90° по часовой стрелке. В конечных точках колебания стоек лопасти меняют свою ориентацию на +90°. Таким образом, стойки лопастей постоянно вращаются в одном направлении - по часовой стрелке.In Fig.11 presents a view of KK in Fig.9. The tip of the left and
На фиг.12 представлена кинематическая схема шарнирной связи между наконечниками стоек лопастей.On Fig presents a kinematic diagram of the hinge connection between the tips of the racks of the blades.
Наконечники стоек лопастей в корневой части шарнирно связаны с соответствующими кронштейнами 165, 166 дугообразной (или Г-образной) формы. Сами кронштейны связаны друг с другом с возможностью свободного поворота и относительного продольного движения. При этом между ними установлена пружина 168, обеспечивающая прижим наконечников шарнирно связанных кронштейнов к упорным кольцам 167. Кронштейны 165, 166, связанные с помощью шарнирных соединений 169, предотвращают прогиб стоек лопастей при их параллельном переносе относительно друг друга.The tips of the racks of the blades in the root part are pivotally connected to the
Следует заметить, что соединение между кронштейнами может быть осуществлено без пружины и без относительно продольного их перемещения. В этом случае пружины должны быть надеты на удлиненные наконечники стоек лопастей между упорными кольцами и соответствующими наконечниками кронштейнов, установленными с возможностью свободного поворота и продольного перемещения. Применения кронштейнов позволяет уменьшить требования к прочности элементов крепления стоек лопастей, к платформам, обеспечивающих их параллельный перенос и поворот на +90° в конечных точках колебаний.It should be noted that the connection between the brackets can be made without a spring and without a relatively longitudinal movement. In this case, the springs should be worn on the elongated tips of the racks of the blades between the thrust rings and the corresponding tips of the brackets, installed with the possibility of free rotation and longitudinal movement. The use of brackets can reduce the requirements for the strength of the fastening elements of the racks of the blades, to the platforms, ensuring their parallel transfer and rotation of + 90 ° at the end points of the oscillations.
Синхронизация скорости вращения электрогенератора во всех вариантах осуществляется так же как во втором варианте преобразователя. Чем больше угол между направлением ветра и плоскостями, в которых совершают колебания стойки лопастей, тем меньше эффективная площадь лопастей.The synchronization of the rotation speed of the generator in all cases is carried out as in the second version of the Converter. The larger the angle between the direction of the wind and the planes in which the blade strut vibrates, the smaller the effective area of the blades.
Синхронизация скорости вращения электрогенератора может быть осуществлена так же путем применения гидронасоса с гидромотором, которые устанавливаются между мультипликатором и электрогенератором. Путем стравления излишнего гидродавления возможно легко синхронизировать скорость вращения гидромотора и электрогенератора.Synchronization of the rotation speed of the generator can also be carried out by using a hydraulic pump with a hydraulic motor, which are installed between the multiplier and the generator. By bleeding off excessive hydraulic pressure, it is possible to easily synchronize the rotational speed of the hydraulic motor and the generator.
Колеблющий преобразователь энергии может быть использован для преобразования энергии ветра или текучей воды (реки или волн) в электрическую энергию.An oscillating energy converter can be used to convert wind energy or flowing water (river or waves) into electrical energy.
Преобразователь энергии может быть использован как автономный источник электрической, тепловой и механической энергии там, где нет централизованного энергоснабжения - в горах, степи и т.д.The energy converter can be used as an autonomous source of electrical, thermal and mechanical energy where there is no centralized energy supply - in the mountains, steppes, etc.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008135054/06A RU2386855C1 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Vibratory energy converter (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008135054/06A RU2386855C1 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Vibratory energy converter (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008135054A RU2008135054A (en) | 2010-03-10 |
| RU2386855C1 true RU2386855C1 (en) | 2010-04-20 |
Family
ID=42134715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008135054/06A RU2386855C1 (en) | 2008-08-27 | 2008-08-27 | Vibratory energy converter (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2386855C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479750C2 (en) * | 2010-11-23 | 2013-04-20 | Станислав Васильевич Гончаров | Wind-powered engine - sliding sail |
-
2008
- 2008-08-27 RU RU2008135054/06A patent/RU2386855C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479750C2 (en) * | 2010-11-23 | 2013-04-20 | Станислав Васильевич Гончаров | Wind-powered engine - sliding sail |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008135054A (en) | 2010-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU1362405A3 (en) | Energy converter | |
| CN102536616A (en) | Pipe type tidal-current generation water turbine with double impellers opposite in inclination | |
| JPH09184471A (en) | Directional vibration energy take out device | |
| RU2386855C1 (en) | Vibratory energy converter (versions) | |
| US4424002A (en) | Device for conversion between flow and rotation | |
| CN104260864B (en) | A kind of imitative tail fin propulsion plant | |
| CN105464895A (en) | Tidal current generating water turbine | |
| RU2432492C2 (en) | Energy converter | |
| CN1995738A (en) | Wave power generation device | |
| JP2002286112A (en) | Device for converting reciprocating motion into constant- direction rotating motion | |
| US5983751A (en) | Single gear train bicycle drive mechanism | |
| RU2280782C2 (en) | Fluid medium energy converter (versions) | |
| CN109630345A (en) | A kind of universal swing energy capture and conversion equipment and energy converter | |
| KR101273648B1 (en) | Tidal power generator | |
| RU2395712C1 (en) | Oscillating wind motor | |
| JP4826932B1 (en) | Windmill power unit | |
| RU2409763C2 (en) | Energy convertor (versions) | |
| US10408193B2 (en) | System with orbiting axis for converting energy | |
| KR101583929B1 (en) | Power Generation Device of Multi-Cylindrical Structure | |
| CN105952599A (en) | Unidirectional conversion device and power system comprising same | |
| RU2281413C1 (en) | Wind power-generating device | |
| RU2300663C1 (en) | Wave energy converter | |
| CN211500862U (en) | Fluid energy conversion device and system | |
| JP6550569B2 (en) | Oscillating fluid power unit | |
| CN204357627U (en) | Rotating guide-bar formula blade extending means and apply the tidal generating set of this rotating guide-bar formula blade extending means |