RU2705690C1

RU2705690C1 - Device for converting wave energy into electrical energy

Info

Publication number: RU2705690C1
Application number: RU2018147055A
Authority: RU
Inventors: Владимир Эдуардович Егурнов; Владимир Аронович Гинзбург; Владимир Алексеевич Чаков
Original assignee: Владимир Эдуардович Егурнов
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-11-11
Also published as: WO2020139150A1

Abstract

FIELD: hydraulic engineering.

SUBSTANCE: invention relates to hydrotechnical structures, in particular, to device for wave energy conversion to electric energy. Proposed device comprises ramp with five guides 2 and working element arranged to move along ramp. Device includes two converting circuits 6. Working element is connected with five carriages installed on guides 2. Two carriages are installed on extreme guides 2 and connected to one ends of two first drive belts 4, other two carriages are installed on guides 2 adjacent to extreme guides, and two ends of second drive belts 4 are connected to one ends. Fifth carriage is installed on middle guide 2. On the ramp side, the working member is connected to each of the first and second carriages by means of a rod connected by one end with the working element and by the other end with the corresponding carriage. Working element is hingedly connected with the fifth carriage. Each circuit 6 includes drive shaft 12, mechanisms for winding up 8 tapes 4 connected to shaft 12, device for changing torque 9, which input shaft is kinematically connected to shaft 12, and output shaft – to generator 11. On shaft 12, there are two traction drums 18, 19, on which by other ends first and second bands 4 are fixed.

EFFECT: invention is aimed at improvement of working element properties on irregular disturbance.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к устройству гидроагрегата с электрическим генератором, использующим энергию волн.The invention relates to hydraulic structures, in particular to a hydraulic unit with an electric generator using wave energy.

Известен гидрокомплекс, содержащий несущую железобетонную конструкцию в виде опорного сотового бона и плавательное средство в виде шарнирного дебаркадера с размещенным на нем генератором с турбинами, связанные между собой направляющей конструкцией из композитных материалов в металлическом каркасе в виде аппарели. Дебаркадер, являющийся энергопоглощающим рабочим органом волновой станции, выполнен в форме объемной конструкции из композитных материалов, например, в виде треугольной призмы, представляющей собой закрытый объем с расположенными в нем открытыми сообщающимися полостями, выполняющими функцию пневмогенераторов. Дебаркадер прикреплен к направляющей аппарели шарнирами, разведенными по вертикали, образующими треугольник жесткости. При этом аппарель соединена с несущей железобетонной конструкцией жесткой связью. Дебаркадер крепится к направляющей аппарели тремя шарнирами, причем первый - статически жесткий, находящийся на уровне ватерлинии по вертикальной оси дебаркадера, не позволяет ему смещаться по горизонтали, но не затрудняет перемещение по вертикали. Два других шарнира являются маятниковыми и расположены по отношению к центральному шарниру консоли на другом уровне в крайних точках дебаркадера. Они также не затрудняют движение по направляющей аппарели, но и не позволяют крайним точкам дебаркадера отходить от нее. Дебаркадер в зависимости от угла волн прибоя перемещается вдоль аппарели по вертикали и под углом, обозначенным направлением аппарели, а также вокруг оси шарнирной консоли. На верхней платформе дебаркадера размещены турбины генератора и сообщены с открытым контуром входными и выходными воздуховодами (RU 2306385, кл. Е02В 9/00, опубликовано 20.09.2007).A known hydrocomplex containing a supporting reinforced concrete structure in the form of a support honeycomb and a floating means in the form of an articulated landing stage with a generator with turbines placed on it, interconnected by a guide structure made of composite materials in a metal frame in the form of a ramp. The debarkader, which is the energy-absorbing working body of the wave station, is made in the form of a three-dimensional structure made of composite materials, for example, in the form of a triangular prism, which is a closed volume with open communicating cavities located in it, acting as pneumatic generators. The debarkader is attached to the guide ramp with hinges spaced vertically to form a stiffness triangle. In this case, the ramp is connected to the supporting reinforced concrete structure by a rigid connection. The landing stage is attached to the guide ramp with three hinges, the first being statically rigid, located at the waterline along the vertical axis of the landing stage, does not allow it to move horizontally, but does not make it difficult to move vertically. The other two hinges are pendulum and are located in relation to the center hinge of the console at a different level at the extreme points of the landing stage. They also do not impede movement along the guide ramp, but also do not allow the extreme points of the landing stage to move away from it. Depending on the angle of the surf waves, the debarkader moves along the ramp vertically and at an angle indicated by the direction of the ramp, as well as around the axis of the articulated arm. Generator turbines are located on the upper platform of the landing stage and are connected to the inlet and outlet ducts with an open circuit (RU 2306385, class ЕВВ 9/00, published on September 20, 2007).

В известной конструкции отбор энергии происходит с помощью воздушных потоков, вращающих турбины. В тоже время, данный способ преобразования энергии имеет крайне низкий КПД так как добиться необходимой скорости и давления воздуха в турбинах в таких системах крайне сложно.In a known construction, energy is extracted using air currents that rotate turbines. At the same time, this method of energy conversion has an extremely low efficiency since it is extremely difficult to achieve the necessary speed and air pressure in turbines in such systems.

Кроме того, аппарель, как и дебаркадер, выполнена из композитных материалов с металлическим каркасом, то есть не проницаемая для воды, что создает отраженную волну, мешающую динамике перемещения дебаркадера что, также сказывается на эффективности преобразования энергии.In addition, the ramp, like the landing stage, is made of composite materials with a metal frame, that is, it is not permeable to water, which creates a reflected wave that interferes with the dynamics of movement of the landing stage, which also affects the efficiency of energy conversion.

Более эффективными в плане преобразования энергии являются устройства для отбора энергии волн на основе гидравлических систем передачи мощности от энергопоглощающих рабочих органов волновых станций на преобразователи энергии генераторов, а также механические системы, описанные, например, в следующих патентах: RU 2150021; RU 2227844; RU 2136956; RU 2329396 и др.More efficient in terms of energy conversion are devices for selecting wave energy based on hydraulic systems for transmitting power from energy-absorbing working bodies of wave stations to energy converters of generators, as well as mechanical systems described, for example, in the following patents: RU 2150021; RU 2227844; RU 2136956; RU 2329396 and others

В качестве наиболее близкого к изобретению аналога (прототипа) может быть взято решение волнового энергетического комплекса, состоящего из шарнирного дебаркадера со связанной с ним при помощи шарнира-консоли и маятникого шарнира аппарелью и линейного генератора, связанного с дебаркадером шарниром-консолью. К основанию шарнира-консоли, перемещающегося вдоль аппарели при волновом воздействии на дебаркадер, прикреплен шток, передающий механические колебания на магнитный сердечник линейного генератора, который расположен по оси движения штока, обозначенной углом наклона аппарели (RU 2410489, кл. Е02В 9/00, опубликовано 27.01.2011).As an analogue (prototype) closest to the invention, a solution of a wave energy complex consisting of an articulated landing stage with an associated ramp and a pendulum articulation ramp and a linear generator connected to the landing stage by a articulated console can be taken. A rod is attached to the base of the hinge-console moving along the ramp during the wave action on the landing stage, transmitting mechanical vibrations to the magnetic core of the linear generator, which is located along the axis of movement of the rod, indicated by the angle of inclination of the ramp (RU 2410489, class ЕВВ 9/00, published 01/27/2011).

Однако большинство гидравлических систем экологически не безопасны из-за применения технических масел, дорогостоящи в производстве и эксплуатации в виду применения уплотнений, клапанных систем и гидромоторов и имеют ограничения в перемещении на волнении в связи с применением гидравлических поршней, а большинство механических систем используют в качестве привода трансмиссий цепные передачи и тросовые тяги которые быстро выходят из строя и подвержены влиянию агрессивной водной среды поэтому недолговечны.However, most hydraulic systems are environmentally unsafe due to the use of technical oils, are expensive to manufacture and operate due to the use of seals, valve systems and hydraulic motors and have limited movement in waves due to the use of hydraulic pistons, and most mechanical systems are used as a drive transmissions, chain transmissions and cable ropes that quickly fail and are exposed to aggressive aquatic environments are therefore short-lived.

Также механические системы в большинстве случаев используют энергию волнения только при подъеме от энергопоглощающих рабочих органов вверх на гребень волны и не имеют возможности менять крутящий момент и скорость на валу генератора при изменении мощности волнения.Also, mechanical systems in most cases use the wave energy only when rising from energy-absorbing working bodies up to the wave crest and do not have the ability to change the torque and speed on the generator shaft when the wave power changes.

Следует отметить, что при изменении скорости волны резко меняется ее мощность в связи с чем для эффективного снятия энергии необходимо чтобы каждому спектру волнения соответствовала каталожная скорость на валу генератора и крутящий момент, а также оптимальная электрическая нагрузка на обмотке.It should be noted that when the wave velocity changes, its power changes dramatically, and therefore, for effective energy removal, it is necessary for each wave spectrum to correspond to the catalog speed on the generator shaft and torque, as well as the optimal electrical load on the winding.

Техническая проблема состоит в недостаточной эффективности известных устройств для отбора энергии морского волнения от рабочего органа волновой станции и преобразования ее в электроэнергию.The technical problem is the lack of effectiveness of the known devices for the extraction of sea waves from the working body of the wave station and converting it into electricity.

Технический результат изобретения направлен на существенное улучшение свойств рабочего органа на нерегулярном волнении, когда вершины волн могут иметь различные высоты вдоль профиля волны, а само распространение волнового фронта может подходить к волновой станции под углом.The technical result of the invention is aimed at significantly improving the properties of the working body on irregular waves, when the wave peaks can have different heights along the wave profile, and the wavefront propagation itself can approach the wave station at an angle.

Также предложенное устройство обеспечивает более надежную и долговечную работу несущих и опорных конструкций волновых энергетических комплексов благодаря предложенной кинематической схеме, наличию гибкого привода и оригинального механизма сматывания лент этого привода, что исключает критические нагрузки и заклинивание отдельных элементов устройства.Also, the proposed device provides more reliable and durable operation of the bearing and supporting structures of wave energy complexes due to the proposed kinematic scheme, the presence of a flexible drive and an original mechanism for winding tapes of this drive, which eliminates critical loads and jamming of individual elements of the device.

Названный технический результат достигнут в изобретении с помощью следующей совокупности признаков.The named technical result is achieved in the invention using the following set of features.

Устройство для преобразования энергии волн в электрическую энергию содержит проницаемую для волн аппарель с пятью направляющими, рабочий орган для отбора энергии волн и два преобразующих контура. Рабочий орган соединен шарнирно с пятью каретками, установленными на указанных направляющих, причем две каретки установлены на крайних направляющих и соединены с одними концами двух первых приводных лент, а две другие каретки установлены на направляющих, соседних с крайними направляющими, и соединены с одними концами двух вторых приводных лент. Пятая каретка установлена на средней направляющей.A device for converting wave energy into electrical energy contains a wave-permeable ramp with five guides, a working body for selecting wave energy and two transforming circuits. The working body is pivotally connected to five carriages mounted on said rails, two carriages mounted on extreme rails and connected to one ends of the first two drive belts, and two other carriages mounted on rails adjacent to the extreme rails and connected to one ends of the second two drive tapes. The fifth carriage is mounted on the middle rail.

Вторые приводные ленты направлены в противоположную сторону от первых приводных лент, а со стороны аппарели рабочий орган соединен с каждой из первых и вторых кареток посредством стержня, соединенного шарнирно одним концом с рабочим органом, а другим концом - с кареткой и соединен с пятой кареткой посредством шарнира.The second drive tapes are directed in the opposite direction from the first drive tapes, and from the side of the ramp, the working body is connected to each of the first and second carriages via a rod pivotally connected at one end to the working body and the other end to the carriage and connected to the fifth carriage via a hinge .

Каждый преобразующий контур включает следующие элементы: приводной вал с установленными на нем двумя тяговыми барабанами, на одном из которых другим концом закреплена первая приводная лента, а на другом тяговом барабане закреплена другим концом вторая приводная лента, огибающая ролик; механизмы сматывания указанных приводных лент, связанные с приводным валом, устройство изменения крутящего момента, входной вал которого кинематически связан с приводным валом, а выходной вал - с генератором электроэнергии через накопитель механической энергии.Each converting circuit includes the following elements: a drive shaft with two pulling drums mounted on it, on one of which the first drive belt is fixed at the other end, and a second drive tape enveloping the roller is fixed at the other end of the drive; winding mechanisms of said drive tapes associated with the drive shaft, a torque changing device, the input shaft of which is kinematically connected with the drive shaft, and the output shaft with the power generator through a mechanical energy storage device.

Генераторы электроэнергии обоих контуров соединены с преобразователем электрической мощности, который, в свою очередь, соединен с программно-аппаратным комплексом, осуществляющим регулирование устройством, с которым также соединены и устройства изменения крутящего момента обоих контуров.The electric power generators of both circuits are connected to an electric power converter, which, in turn, is connected to a hardware-software complex that controls the device, to which the torque change devices of both circuits are also connected.

В каждом преобразующем контуре предложенного устройства приводной вал связан с тяговым барабаном обгонной муфтой.In each converting circuit of the proposed device, the drive shaft is connected to the traction drum by a freewheel.

Механизм сматывания приводных лент предложенного устройства включает связанный с тяговым барабаном барабан большего диаметра и поворотный стержень с грузом, один конец которого соединен с первой неподвижной опорой, а другой - с натяжным роликом, взаимодействующим с дополнительной приводной лентой, одним концом жестко соединенной с барабаном большего диаметра, а другим - со второй неподвижной опорой.The winding mechanism of the drive tapes of the proposed device includes a larger diameter drum connected to the traction drum and a rotary rod with a load, one end of which is connected to the first fixed support and the other to a tension roller interacting with the additional drive belt, one end rigidly connected to the larger diameter drum and the other with a second fixed support.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображено предложенное устройство; на фиг. 2 - кинематическая схема этого устройства; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - механизм сматывания приводной ленты.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 schematically shows the proposed device; in FIG. 2 is a kinematic diagram of this device; in FIG. 3 is a section AA in FIG. one; in FIG. 4 - mechanism for winding the drive tape.

Изображенное на фиг. 1-3 устройство для преобразования энергии волн в электроэнергию состоит из аппарели 1, системы из пяти параллельных между собой направляющих 2 с шарнирными соединениями для крепления рабочего органа 3 (дебаркадера), преимущество выполненного в виде треугольной призмы, и предназначенного для отбора энергии волн, гибкого привода, состоящего из четырех приводных лент 4, преобразователя электрической мощности 5, программно-аппаратного комплекса 30, а также двух независимых друг от друга преобразующих контуров (левого и правого) 6, заключенных в общий корпус.Depicted in FIG. 1-3, the device for converting wave energy into electricity consists of a ramp 1, a system of five parallel rails 2 with swivel joints for fastening the working body 3 (landing stage), the advantage is made in the form of a triangular prism, and designed to select wave energy, flexible a drive consisting of four drive tapes 4, an electric power converter 5, a hardware-software complex 30, as well as two mutually independent converting circuits (left and right) 6 enclosed in general building.

Каждый преобразующий контур включает в себя следующие элементы: механизм 7, трансформирующий поступательное движение приводных лент 4 гибкого привода во вращательное движение приводного вала 12 в одном направлении, в состав механизма 7 также входит механизм 8 сматывания приводных лент гибкого привода, а также устройство 9, позволяющее менять крутящий момент и скорость на валу генератора при изменении мощности волнения, и накопитель механической энергии 10, позволяющий накапливать энергию и сглаживать выдачу мощности на преобразователь в паузах между гребнями волн, а также генератор электроэнергии 11.Each converting circuit includes the following elements: a mechanism 7 that transforms the translational movement of the drive belts 4 of the flexible drive into the rotational movement of the drive shaft 12 in one direction, the mechanism 7 also includes a mechanism 8 for winding the drive belts of the flexible drive, as well as a device 9 that allows change the torque and speed on the generator shaft when the wave power changes, and the mechanical energy storage 10, which allows to accumulate energy and smooth out the output of power to the converter in the spaces between the crests of the waves, as well as the electric power generator 11.

Устройство 9 представляет собой коробку передач или вариатор, меняющий скорость вращения выходного вала, связанного с генератором электроэнергии 11. Это устройство может быть связано с механизмом 7 с помощью цепной передачи, муфты или редуктора. Устройство 9 предназначено для оптимальной работы генератора и, следовательно, для большей выработки устройством электроэнергии.The device 9 is a gearbox or variator that changes the speed of rotation of the output shaft associated with the electric power generator 11. This device can be connected to the mechanism 7 using a chain transmission, clutch or gearbox. The device 9 is designed for optimal operation of the generator and, therefore, for greater generation of electricity by the device.

Аппарель 1 выполнена в виде фермы, имеющей сквозную (ажурную) конструкцию, проницаемую для волнения (фиг. 3). На ней жестко закреплены пять направляющих 2, одна из которых расположена в середине аппарели и по две направляющие разведены по краям аппарели. На направляющих 2 посредством пяти шарнирных соединений 13-15 закреплен энергопоглощающий рабочий орган 3, причем на направляющей, расположенной посередине аппарели, закреплен шарнир 13, расположенный по вертикальной оси рабочего органа 3 и являющийся статически жестким. Этот шарнир с одной стороны не позволяет рабочему органу 3 смещаться в горизонтальном направлении, а с другой - не затрудняет его перемещение по вертикали и вращение вокруг своей оси.The ramp 1 is made in the form of a farm having a through (openwork) structure, permeable to excitement (Fig. 3). Five guides 2 are rigidly fixed on it, one of which is located in the middle of the ramp and two guides are divorced along the edges of the ramp. An energy-absorbing working element 3 is fixed on the guides 2 by means of five swivel joints 13-15, and a hinge 13 located on the vertical axis of the working body 3 and being statically rigid is fixed on the guide located in the middle of the ramp. This hinge on the one hand does not allow the working body 3 to move in the horizontal direction, and on the other hand it does not impede its vertical movement and rotation around its axis.

Четыре других шарнира 14 и 15 расположены по отношению к центральному шарниру 13 на другом уровне в крайних точках рабочего органа 3, причем по два боковых шарнира на крайних сторонах поверхности рабочего органа 3, расположенной со стороны аппарели 1. Боковые шарниры являются по отношению друг к другу один - верхним шарниром 14, другой - нижним 15.Four other hinges 14 and 15 are located with respect to the central hinge 13 at a different level at the extreme points of the working body 3, with two side hinges on the extreme sides of the surface of the working body 3 located on the side of the ramp 1. The lateral hinges are relative to each other one - the upper hinge 14, the other - the lower 15.

Все шарниры связаны с роликовыми каретками 16, выполненными скользящими по направляющим вертикально вверх и вниз. К кареткам шарнирно присоединены поворотные стержни 17, каждый из которых вторым концом, также шарнирно прикреплен к стороне рабочего органа 3, обращенной к аппарели 1.All hinges are connected with roller carriages 16, made sliding along the rails vertically up and down. Rotary rods 17, each of which with a second end, are pivotally attached to the carriages, also pivotally attached to the side of the working body 3, facing the ramp 1.

Эти шарниры также не затрудняют движение по направляющим аппарели, но и не позволяют крайним точкам рабочего органа отходить от нее. Верхние шарниры 14 выполнены развернутыми роликовой кареткой вверх, нижние 15 - соответственно вниз, в следствие чего при тяговом усилии, исключен изгиб и складывание стержней 17.These hinges also do not impede movement along the ramp guides, but also do not allow the extreme points of the working body to move away from it. The upper hinges 14 are made by the deployed roller carriage up, the lower 15 respectively downward, as a result of which, with traction, bending and folding of the rods 17 is excluded.

Боковые шарниры 14 и 15 находятся на соседних боковых направляющих, то есть, разведены по осям перемещения кареток.The side hinges 14 and 15 are located on adjacent side rails, that is, spaced along the axes of movement of the carriages.

Предложенная конструкция шарнирного соединения рабочего органа со сквозной проницаемой для волн несущей аппарелью позволяет перемещаться рабочему органу вдоль аппарели под углом обозначенным углом ее наклона, а также осуществлять продольную качку на волнении, что существенно улучшает свойства рабочего органа на нерегулярном волнении, когда вершины волн могут иметь различные высоты вдоль профиля волны, а само распространение волнового фронта может подходить к волновой станции под углом. Так, на фиг. 3 римской цифрой I обозначено начальное положение рабочего органа 3, а римской цифрой II - положение рабочего органа 3 при боковой качке.The proposed design of the swivel connection of the working body with the through-wave supporting ramp allows the working body to move along the ramp at an angle indicated by the angle of its inclination, as well as to perform longitudinal rolling on waves, which significantly improves the properties of the working body on irregular waves, when the wave tops can have different heights along the wave profile, and the propagation of the wave front itself can approach the wave station at an angle. So in FIG. 3 Roman numeral I denotes the initial position of the working body 3, and Roman numeral II - the position of the working body 3 with lateral rolling.

В то же время особенностью предложенного устройства является нижеописанное соединение верхних и нижних кареток 16 с гибким приводом, состоящим из приводных лент 4, представляющих собой эластичные прочные ленты, имеющие заданные прочностные характеристики.At the same time, a feature of the proposed device is the connection of the upper and lower carriages 16 described below with a flexible drive consisting of drive belts 4, which are elastic durable tapes having predetermined strength characteristics.

Гибкий привод состоит из четырех отдельных приводных лент 4: двух верхних и двух нижних. Каждая лента имеет с обоих концов металлические концевики, один - для крепления к каретке 16 шарнира, другой - для соединения с тяговыми барабанами 18,19 приводного вала 12.A flexible drive consists of four separate drive belts 4: two upper and two lower. Each tape has metal ends on both ends, one for attaching a hinge to the carriage 16, and the other for connecting to the traction drums 18.19 of the drive shaft 12.

Две верхние приводные ленты одним концом прикреплены к верхним кареткам шарниров 14 и через направляющие ролики приходят вторым концом на тяговые барабаны 18 приводных валов механизмов 7, трансформирующих поступательное движение ленты гибкого привода во вращение приводного вала правого и левого контуров в одном направлении. На каждом тяговом барабане 18 лента закреплена жестко (в зацеп) и имеет определенную намотку, позволяющую крутить барабан при любом перемещении рабочего органа по аппарели.The two upper drive tapes are attached at one end to the upper carriages of the hinges 14 and through the guide rollers come the other end to the traction drums 18 of the drive shafts of the mechanisms 7, transforming the translational movement of the flexible drive tape into rotation of the drive shaft of the right and left loops in one direction. On each traction drum 18, the tape is fixed rigidly (in a hook) and has a certain winding that allows you to rotate the drum for any movement of the working body along the ramp.

Две нижние приводные ленты 4 прикреплены к кареткам нижних шарниров 15 и через роликовый блок 21, расположенный в нижней части аппарели, приходят на тяговые барабаны 19 приводных валов механизмов 7, трансформирующих поступательное движение во вращательное заданного направления правого и левого контуров, обеспечивающие рабочий ход валов при движении сторон рабочего органа 3 вверх под воздействием волнения.The two lower drive belts 4 are attached to the carriages of the lower hinges 15 and through the roller block 21 located in the lower part of the ramp, they come to the traction drums 19 of the drive shafts of the mechanisms 7, which transform the translational motion into the rotational direction of the right and left contours, providing the shaft working stroke at the movement of the sides of the working body 3 up under the influence of excitement.

Одна верхняя приводная лента приходит на тяговый барабан 18, обеспечивающий рабочий ход правого контура, когда первая сторона рабочего органа 3, образующая одно основание треугольной призмы, и соединенная с помощью вышеописанного шарнира, опускается вниз под воздействием волн.One upper drive belt comes on the traction drum 18, which provides the right-stroke path when the first side of the working body 3, forming one base of a triangular prism, and connected using the hinge described above, falls down under the influence of waves.

Вторая верхняя приводная лента приходит соответственно на тяговый барабан 19 левого контура, который обеспечивает также рабочий ход при опускании вниз второй стороны рабочего органа, образующей другое основание треугольной призмы. При движении названных сторон рабочего органа вверх на указанных барабанах осуществляется холостой ход. Вращение барабанов на валу с рабочим и холостым ходом с отбором мощности при вращении в одну сторону достигнуто тем, что приводной вал 12 и тяговый барабан 19 связаны между собой обгонной муфтой 20.The second upper drive belt comes respectively to the traction drum 19 of the left contour, which also provides a working stroke when lowering the second side of the working body, forming another base of the triangular prism. When the above-mentioned sides of the working body move upward, idle speed is carried out on said drums. The rotation of the drums on the shaft with working and idling with power take-off during rotation in one direction is achieved by the fact that the drive shaft 12 and the traction drum 19 are interconnected by an overrunning clutch 20.

При движении первой стороны рабочего органа 3 вниз соответствующая верхняя приводная лента 4, соединенная с соответствующим барабаном одним концом, а другим - с кареткой 16 шарнира и имеющая заданное число намоток на барабан, обеспечивающий перемещение рабочего органа 3 на всю длину аппарели, раскручивает этот барабан и приводной вал, обеспечивая отбор мощности волнения, поскольку, имея рабочий зацеп на барабане, приводит в движение приводной вал 12.When the first side of the working body 3 moves downward, the corresponding upper drive belt 4 connected to the corresponding drum at one end and the other to the hinge carriage 16 and having a predetermined number of windings on the drum, ensuring the working body 3 is moved over the entire length of the ramp, unwinds this drum and the drive shaft, providing a selection of excitement power, since having a working hook on the drum, drives the drive shaft 12.

При движении указанной стороны рабочего органа вверх с учетом того, что на обгонной муфте 20 рабочий зацеп отсутствует и поэтому она теряет связь с приводным валом 12, тяговый барабан с верхней приводной лентой 4 посредством устройства 9 вращается в обратную сторону, наматывая указанную ленту обратно на барабан.When the specified side of the working body moves upwards, taking into account the fact that there is no working hook on the overrunning clutch 20 and therefore loses its connection with the drive shaft 12, the traction drum with the upper drive belt 4 by means of the device 9 rotates in the opposite direction, winding the specified tape back onto the drum .

Кроме того, когда указанная сторона рабочего органа движется вверх, нижняя приводная лента вращает тяговый барабан 19, находящийся на этом же приводном валу, а указанная лента, имея рабочий зацеп с барабаном, обеспечивает передачу мощности приводному валу и его вращение в нужную сторону. При движении вверх тяговый барабан работает в режиме сматывания указанной ленты.In addition, when the specified side of the working body moves up, the lower drive belt rotates the traction drum 19 located on the same drive shaft, and this tape, having a working hook with the drum, provides power transmission to the drive shaft and its rotation in the desired direction. When moving up, the traction drum operates in the mode of winding the specified tape.

Также особенностью предложенной конструкции является то, что приводные валы 12 правого и левого преобразующих контуров не связаны между собой и работают каждый со своим генератором. Это обеспечивает следующие преимущества. Рабочий орган 3 может осуществлять боковую (продольную) качку под воздействием волнения, при этом вышеназванные первая и вторая стороны рабочего органа 3 на волнении могут работать разнонаправленно, а именно: одна сторона - опускаться, а другая - подниматься, но вне зависимости от этого приводные валы 12 правого и левого преобразующих контуров будут осуществлять рабочий ход, передавая крутящий момент на вал генератора.Another feature of the proposed design is that the drive shafts 12 of the right and left converting circuits are not interconnected and each work with its own generator. This provides the following benefits. The working body 3 can perform lateral (longitudinal) rolling under the influence of waves, while the aforementioned first and second sides of the working body 3 can operate in different directions on waves, namely: one side - lower, and the other - rise, but regardless of this drive shafts 12 right and left converting circuits will carry out a stroke, transmitting torque to the generator shaft.

В тоже время кинематическая схема устройства организована таким образом, что результирующее рабочее усилие при передаче механической энергии на несущие конструкции от рабочего органа через гибкий привод и механизм, трансформирующий поступательное движение приводных лент гибкого привода во вращательное движение приводного вала к генератору всегда направлено вниз, не вызывая при этом эффект опрокидывания конструкции, поскольку тяговое усилие как верхней, так и нижней приводных лент гибкого привода при рабочем ходе направленно вниз.At the same time, the kinematic diagram of the device is organized in such a way that the resulting working force when transferring mechanical energy to the supporting structures from the working body through a flexible drive and a mechanism that transforms the translational movement of the flexible drive belts into the rotational movement of the drive shaft to the generator is always directed downward, without causing the effect of overturning the structure, since the pulling force of both the upper and lower drive belts of the flexible drive is directed downward during the working stroke.

Указанное способствует обеспечению более надежной и долговечной работы несущих и опорных конструкций волновых энергетических комплексов. А наличие самого гибкого привода и оригинального механизма сматывания тяговых лент исключает критические нагрузки и заклинивание отдельных элементов.The above contributes to ensuring more reliable and durable operation of the bearing and supporting structures of wave energy complexes. And the presence of the most flexible drive and the original mechanism for winding traction belts eliminates critical loads and jamming of individual elements.

Тяговое усилие, передающее мощность на механизм, трансформирующий поступательное движение приводных лент гибкого привода во вращательное движение приводного вала через гибкий привод имеет рабочий ход на шарнирах, когда стержень тянет каретку в направлении кинетического усилия рабочего органа, то есть верхние каретки с усилием тянут приводную ленту, когда рабочий орган (одна из его сторон) движется вниз, нижние наоборот - вверх. При этом исключен изгиб и складывание стержня шарнира под воздействием механического усилия, что происходило бы в том случае, если рабочее усилие толкало шарнир, а не тянуло его за каретку.The pulling force transmitting power to the mechanism that transforms the translational movement of the drive belts of the flexible drive into the rotational movement of the drive shaft through the flexible drive has a swivel stroke when the rod pulls the carriage in the direction of the kinetic force of the working body, i.e. the upper carriages pull the drive belt with force, when the working body (one of its sides) moves down, the lower ones, on the contrary, move up. In this case, bending and folding of the hinge rod under the influence of mechanical force is excluded, which would occur if the working force pushed the hinge, and did not pull it by the carriage.

В условиях волнения рабочий орган (его стороны) перемещаются вверх и вниз перемещая каретки шарниров.In conditions of excitement, the working body (its sides) moves up and down moving the hinge carriages.

После завершения движения каретки 16 гибкого привода, осуществляющей рабочий тяговый ход, происходит движение рабочего органа 3 в противоположном направлении, которое принуждает двигаться каретку 16 в противоположную рабочему ходу сторону, при этом необходимо, чтобы приводная лента 4 наматывалась на барабан. С этой целью для каждого тягового барабана 18, 19 предусмотрен механизм сматывания (фиг. 4).After the movement of the carriage 16 of the flexible drive carrying out the working traction is completed, the working body 3 moves in the opposite direction, which forces the carriage 16 to move in the opposite direction to the working stroke, and it is necessary that the drive tape 4 is wound on the drum. To this end, a winding mechanism is provided for each traction drum 18, 19 (Fig. 4).

Указанный механизм состоит из барабана 22, обеспечивающего обратную намотку приводной ленты 4, который связан цепной передачей 23 с тяговым барабаном 18 или 19, на который наматывается приводная лента 4, дополнительной приводной ленты 24, поворотного стержня 26, груза 27 и натяжного ролика 29, который расположен на конце поворотного стержня 26, при этом второй конец указанного стержня закреплен на неподвижной опоре 28.The specified mechanism consists of a drum 22, providing reverse winding of the drive belt 4, which is connected by a chain gear 23 to the traction drum 18 or 19, on which the drive belt 4 is wound, an additional drive belt 24, a pivot rod 26, a load 27 and a tension roller 29, which located at the end of the pivot rod 26, while the second end of the specified rod is mounted on a fixed support 28.

Барабан 22 имеет больший диаметр, чем диаметр барабанов 18, 19. Дополнительная приводная лента 24 прикреплена одним концом к поверхности барабана 22, а другим концом - к неподвижной опоре 25, при этом ролик сверху давит на ленту 24, заставляя поворачиваться барабан 22 при холостом ходе обгонной муфты тягового барабана 18, 19. Последний заставляет поворачиваться барабан 22, который в свою очередь через цепную передачу 23 вращает указанный тяговый барабан, обеспечивая намотку приводной ленты 4. Данное устройство обеспечивает обратную намотку приводной ленты с необходимой скоростью, превышающей скорость перемещения кареток при холостом ходе, что обеспечивает постоянное натяжение лент.The drum 22 has a larger diameter than the diameter of the drums 18, 19. An additional drive tape 24 is attached at one end to the surface of the drum 22 and the other end to a fixed support 25, while the roller presses on the tape 24 from above, causing the drum 22 to rotate when idling overrunning clutch traction drum 18, 19. The latter causes the drum 22 to rotate, which in turn through the chain gear 23 rotates the specified traction drum, providing winding of the drive belt 4. This device provides reverse winding of the drive l Options with the required speed exceeding the speed of the carriages at idling, that provides a constant tape tension.

Расположение грузов 27 по обеим сторонам стержня 26 (противовес) позволяет существенно сократить вес самого груза, обеспечивая необходимую скорость намотки. Существенным преимуществом предложенной конструкции является то, что при полной размотке лент (самый опасный момент при отборе энергии волн), достигается максимальное их натяжение.The location of the goods 27 on both sides of the rod 26 (counterweight) can significantly reduce the weight of the cargo itself, providing the necessary winding speed. A significant advantage of the proposed design is that with the complete unwinding of the tapes (the most dangerous moment in the selection of wave energy), their maximum tension is achieved.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При волновом воздействии на рабочий орган 3 последний перемещается по направляющим 2 вверх и вниз под углом, определенным уклоном аппарели 1, при этом, имея свободу для продольного качки, когда первая и вторая стороны рабочего органа качаются разнонаправлено.When the wave action on the working body 3, the latter moves along the guides 2 up and down at an angle determined by the slope of the ramp 1, while having freedom for longitudinal rolling, when the first and second sides of the working body swing in different directions.

В то же время, как бы не раскачивался на волнении рабочий орган 3, каретки 16 шарниров 14, 15 обеспечивают натяжение приводных лент 4 и рабочий ход для передачи мощности усилия на приводные валы 12 двух контуров, которые преобразовывают линейное перемещение рабочего органа 3 в постоянное по направлению вращение валов приводов каждого контура 6. Приводные валы 12 передают крутящий момент на устройства 9, которые позволяют менять крутящий момент и скорость на валу генератора при изменении мощности волнения. Устройства 9 управляются программно-аппаратным комплексом 30.At the same time, no matter how the working element 3 sways, the carriages 16 of the hinges 14, 15 provide the tension of the drive belts 4 and the working stroke for transmitting power to the drive shafts 12 of two circuits that convert the linear movement of the working body 3 into a constant the direction of rotation of the shafts of the drives of each circuit 6. The drive shafts 12 transmit torque to devices 9, which allow you to change the torque and speed on the generator shaft when the wave power changes. Devices 9 are controlled by a hardware-software complex 30.

Для оптимизации КПД мощность от устройств 9 передается на накопитель механической энергии 10 в виде инерционного маховика, который позволяет также сглаживать выдачу мощности на преобразователь электрической мощности 5 в паузах между гребнями волн. Накопитель механической энергии 10 находится на одном выходном валу с генератором 11 и вращает его в оптимальном режиме.To optimize the efficiency, the power from the devices 9 is transferred to the mechanical energy storage device 10 in the form of an inertial flywheel, which also makes it possible to smooth out the power output to the electric power converter 5 in the pauses between wave crests. The storage of mechanical energy 10 is located on the same output shaft with the generator 11 and rotates it in the optimal mode.

Вырабатываемая энергия передается в преобразователь электрической мощности 5, который обеспечивает преобразование переменного напряжения и тока от генераторов 11 устройства для преобразования энергии волн в электрическую энергию стандартизированной сети 400/230 В 50 Гц.The generated energy is transmitted to the electric power converter 5, which provides the conversion of alternating voltage and current from the generators 11 of the device for converting wave energy into electrical energy of a standardized 400/230 V 50 Hz network.

Преобразователь электрической мощности 5 обладает функцией оптимального регулирования нагрузки генераторов энергоустановки по критерию максимизации КПД.The electric power converter 5 has the function of optimally regulating the load of power plant generators according to the efficiency maximization criterion.

Регулирование устройством осуществляется программно-аппаратным комплексом 30, который в реальном времени оценивает выработку электроэнергии генераторов, параметры волны, перемещение рабочего органа 3 и, соответственно, непрерывно подстраивает (повышает или понижает) текущую электрическую нагрузку на генераторы.Regulation of the device is carried out by a hardware-software complex 30, which real-time evaluates the generation of electric energy of the generators, wave parameters, the movement of the working body 3 and, accordingly, continuously adjusts (increases or decreases) the current electrical load on the generators.

Предложенное двухконтурное устройство для преобразования энергии волн в электроэнергию может быть размещено на основании сотового бона, как это имеет место в конструкции гидрокомплекса по одному из аналогов изобретения (RU 2306385), или быть смонтировано на несущей ферме (балке) волновой установки для защиты побережья от штормов с одновременным производством электроэнергии по патенту RU 2665623. Кроме того, предложенное устройство может использоваться на существующих пирсах и причалах, а также на волноотбойных сооружениях плавучих и стационарных морских платформ.The proposed dual-circuit device for converting wave energy into electricity can be placed on the basis of a cellular boom, as is the case in the design of a hydro complex according to one of the analogues of the invention (RU 2306385), or mounted on a carrier farm (beam) of a wave installation to protect the coast from storms with the simultaneous production of electricity according to patent RU 2665623. In addition, the proposed device can be used on existing piers and moorings, as well as on wave-breaking floating structures and a hospital s offshore platforms.

Claims

1. A device for converting wave energy into electrical energy, containing a ramp and a working body for selecting wave energy with a hinge, made with the possibility of moving along the ramp, characterized in that it includes two converting circuits, and the ramp is made with five guides, while working the body for the selection of wave energy is pivotally connected to five carriages mounted on the rails, two carriages are mounted on the extreme rails and connected to one end of the first two drive belts, the other two carriages mounted on rails adjacent to the extreme, and connected to one end of the two second drive tapes, and the fifth carriage is mounted on the middle guide, and the second drive tapes are directed in the opposite direction from the first drive tapes, while on the side of the ramp the working body is connected to each of the first and second carriages by means of a rod pivotally connected at one end to the working body and the other end to the corresponding carriage, also the working body is connected to the fifth carriage by means of a hinge, and each The drive circuit includes a drive shaft with two pulling drums mounted on it, on one of which the first drive tape is fixed at the other end, and on the other end the second drive tape, envelope the roller, winding mechanisms of the drive tapes associated with the drive shaft, a torque change device moment, the input shaft of which is kinematically connected with the drive shaft, and the output shaft of which is connected to the electric power generator through a mechanical energy storage device, while the electric power generators their contours are connected to an electric power converter which is connected to a software-hardware complex that regulates the device to which are also connected to both circuits torque change device.

2. The device according to claim 1, in which the ramp is made permeable to waves.

3. The device according to claim 1, in each converting circuit of which the drive shaft is connected to the traction drum by an overrunning clutch.

4. The device according to claim 1, in which the mechanism for winding the drive tapes includes a drum of a larger diameter connected to the traction drum and a rotary rod with a load, one end of which is connected to the first support and the other to the tension roller interacting with the additional drive tape, one the end rigidly connected to the drum of a larger diameter, and the other with a second support.