RU86252U1

RU86252U1 - WAVE POWER INSTALLATION

Info

Publication number: RU86252U1
Application number: RU2009112477/22U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Фёдорович Афанасьев; Татьяна Владимировна Афанасьева
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-08-27

Abstract

1. Волновая энергетическая установка, содержащая двухсекционный каркас, вертикальные стойки которого, скрепленные верхним и нижним основаниями, являются направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка, способного к возвратно-поступательному вертикальному перемещению, а в верхней секции которого расположен преобразователь энергии, отличающаяся тем, что преобразователь энергии содержит, как минимум, две или более, с двукратным увеличением, пар симметрично расположенных длинноходовых вертикальных линейных электрических генераторов с генерирующими сердечниками на дисковых постоянных магнитах, оси которых выполнены из немагнитных материалов, и имеющими возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых индуктивных катушек в противоположных направлениях, связанными с поплавком через передаточный шток с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока во вращение, симметрично расположенных на одной оси с зубчатой шестеренкой барабанов и перекинутых через них гибких тросов, на концах которых закреплены генерирующие сердечники линейных электрических генераторов. ! 2. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения поплавка обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка, опирающимися на направляющие стойки, и передающим штоком, проходящим сквозь отверстия в промежуточной платформе и верхнем основании. ! 3. Волновая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что поплавок вн1. A wave power plant containing a two-section frame, the vertical posts of which, fastened by the upper and lower bases, are the guides of the float located in the lower section of the frame, capable of reciprocating vertical movement, and in the upper section of which there is an energy converter, characterized in that the energy converter contains at least two or more, with a twofold increase, pairs of symmetrically located long-stroke vertical linear electric generators with generating cores on disk permanent magnets, the axes of which are made of non-magnetic materials, and having the possibility of reciprocating movement inside the stator annular inductive coils in opposite directions, connected to the float through a transfer rod with a comb-toothed gear, converting the possibility of reciprocating movement of the transfer rod into rotation, symmetrically located on the same axis with the toothed gear of the drums and the flexible cables thrown over them, at the ends of which the generating cores of the linear electric generators are fixed. ! 2. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the possibility of reciprocating vertical movement of the float is provided by support rollers located on the side surface of the float, resting on the guides of the posts, and a transmitting rod passing through the holes in the intermediate platform and the upper base. ! 3. Wave power plant according to claim 1, characterized in that the float vn

Description

Полезная модель относится к преобразователям энергии волн и может быть использована в качестве экологически чистых альтернативных автономных источников питания электрической энергией морских плавучих нефтедобывающих платформ, а так же любых других потребителей электрической энергии, находящихся в прибрежной зоне мирового океана.The utility model relates to wave energy converters and can be used as environmentally friendly alternative autonomous power sources for electric energy of offshore floating oil production platforms, as well as any other consumers of electric energy located in the coastal zone of the oceans.

Известно устройство, работающее на основе использования энергии волн, содержащее, как и предлагаемое устройство, опорную раму с вертикальными направляющими, размещенный с возможностью возвратно-поступательного перемещения поплавок, связанный с передаточным механизмом, обеспечивающим кинематическую связь поплавка с электрогенератором. В известном устройстве для обеспечения одностороннего вращения ротора электрического генератора используются храповые механизмы, имеющие соосные центральные отверстия, пропущенный через них вертикальный вал, закрепленный неподвижно, с пластинчатым винтовым участком, верхняя и нижняя часть которого имеет противоположную закрутку (см. патент RU 2286476 С2 опубликованный 27.10.2006 Б.И. №30) прототип.A device based on the use of wave energy is known, comprising, like the proposed device, a support frame with vertical guides, arranged with the possibility of reciprocating movement of the float, associated with a transmission mechanism that provides kinematic connection of the float with an electric generator. In the known device for providing one-sided rotation of the rotor of an electric generator, ratchet mechanisms are used, having coaxial central holes, a vertical shaft passed through them, fixedly mounted, with a plate-shaped screw section, the upper and lower parts of which have the opposite twist (see patent RU 2286476 C2 published on 27.10 .2006 B.I. No. 30) prototype.

Недостатком прототипа является сложность преобразователя возвратно-поступательного движения поплавка во вращательное движение ротора электрогенератора, большие потери энергии преобразования за счет потерь на трение скольжения по пластинчатым винтовым участкам вертикального вала, ускоряющих его износ, большая разница вращающего момента на валу при подъеме поплавка и его обратном ходе под действием собственного веса, усугубляющаяся при увеличении мощности установки.The disadvantage of the prototype is the complexity of the Converter reciprocating movement of the float into the rotational movement of the rotor of the generator, large losses of conversion energy due to friction losses on the plate screw sections of the vertical shaft, accelerating its wear, a large difference in the torque on the shaft when the float is raised and its return under the influence of its own weight, exacerbated by an increase in the capacity of the installation.

Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологичности волновой энергетической установки, уменьшении потерь на преобразование энергии поплавка с возвратно-поступательным перемещение, в возможности достижения больших мощностей установки.The technical result consists in simplifying the design and manufacturability of the wave power plant, reducing the loss of energy conversion of the float with reciprocating movement, in the possibility of achieving high plant power.

Технический результат достигается тем, что волновая энергетическая установка содержит двухсекционный каркас, вертикальные стойки которого, скрепленные верхним и нижним основаниями, являются направляющими размещенного в нижней секции каркаса поплавка, способного к возвратно-поступательному вертикальному перемещению, а в верхней секции которого расположен преобразователь энергии. Особенностью является то, что преобразователь энергии содержит, как минимум, две или более, с двукратным увеличением, пар симметрично расположенных длинноходовых вертикальных линейных электрических генераторов с генерирующими сердечниками на дисковых постоянных магнитах, оси которых выполнены из немагнитных материалов, и имеющими возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых индуктивных катушек в противоположных направлениях, связанными с поплавком через передаточный шток с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока во вращение, симметрично расположенных на одной оси с зубчатой шестеренкой барабанов и перекинутых через них гибких тросов, на концах которых закреплены генерирующие сердечники линейных электрических генераторов. Возможность возвратно поступательного вертикального перемещения поплавка обеспечивается опорными роликами, размещенными на боковой поверхности поплавка, опирающимся на направляющие стойки, и передаточным штоком, проходящим сквозь отверстия в промежуточной платформе и верхнем основании. Поплавок внутри заполнен балластом, обеспечивающим равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка. Снизу и сверху корпуса поплавка закреплены демпферы, предотвращающие возможность жесткого касания поплавка с нижним основанием и промежуточной платформой при его крайних положениях.The technical result is achieved by the fact that the wave power plant contains a two-section frame, the vertical struts of which are fastened by the upper and lower bases, are the guides of the float located in the lower section of the frame, capable of reciprocating vertical movement, and in the upper section of which there is an energy converter. The peculiarity is that the energy converter contains at least two or more, with a double increase, pairs of symmetrically arranged long-stroke vertical linear electric generators with generating cores on disk permanent magnets, the axes of which are made of non-magnetic materials, and having the possibility of reciprocating inside the stator ring inductive coils in opposite directions associated with the float through a transmission rod with a comb gear edachey transforming the possibility of reciprocating movement of the transmission shaft in rotation, symmetrically arranged on the same axis with a toothed pinion drums and hitched therethrough of flexible cables, the ends of which are fixed cores generating linear electrical generators. The possibility of reciprocating vertical movement of the float is provided by support rollers located on the side surface of the float, resting on the guide racks, and the transmission rod passing through the holes in the intermediate platform and the upper base. The float inside is filled with ballast, which ensures equal forces in the presence of a reciprocating movement of the float. Dampers are fixed below and above the float body, preventing the float from touching hard with the lower base and the intermediate platform at its extreme positions.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых изображено: фиг.1 - общий вид волновой энергетической установки; фиг.2 - вид сверху механизма преобразования движения передаточного штока; фиг.3 - вид на поплавок сверху.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials, which depict: figure 1 - General view of a wave power plant; figure 2 is a top view of the mechanism for converting the movement of the transmission rod; figure 3 is a view of the float from above.

Волновая энергетическая установка (фиг.1) содержит двухсекционный каркас с вертикальными стойками 1, связанными верхним и нижним основаниями 2, 3. Эти стойки являются направляющими поплавка 4, размещенного в нижней секции каркаса, способного к возвратно-поступательному перемещению. В верхней секции каркаса расположен преобразователь энергии, содержащий, как минимум, две или более, с двукратным умножением, пар симметрично расположенных длинноходовых вертикальных электрических генераторов 5, 6 (см. фиг.2) с генерирующими сердечниками 7, 8 на дисковых постоянны магнитах, оси 9 которых выполнены из немагнитных материалов. Генерирующие сердечники имеют возможность возвратно-поступательного перемещения внутри статорных кольцевых индуктивных катушек 10, 11 в противоположных направлениях. Генерирующие сердечники 7, 8 связаны с поплавком 4 через передаточный шток 12 с гребенчатой зубчатой передачей, преобразующей возможность возвратно-поступательного перемещения передаточного штока 12 во вращение, симметрично расположенных на одной оси 13 с зубчатой шестерней 14 барабанов 15 и перекинутых через них гибких тросов 16, на концах которых закреплены генерирующие сердечники 7, 8 линейных электрических генераторов 5, 6. Возможность возвратно-поступательного вертикального перемещения поплавка 4 обеспечивается опорными роликами 17, размещенными на боковой поверхности поплавка 4 с помощью кронштейнов 18 и опирающимся на направляющие вертикальные стойки 1, и передаточным штоком 12, проходящим сквозь отверстия в промежуточной платформе 19 и верхнем основании 2. Поплавок 4 внутри заполнен балластом 20, который обеспечивает равенство сил при наличии возвратно-поступательного движения поплавка 4 по вертикали, вес которого вместе с весом корпуса поплавка 4 и передаточного штока 12 равен весу воды, вытесненной половиной объема поплавка, когда отсутствуют волны. Снизу и сверху корпуса поплавка 4 закреплены демпферы 21, предотвращающие возможность жесткого касания поплавка с нижним основанием 3 и промежуточной платформой 19 при его крайних положениях, когда величина волн больше хода (L₁+L₂) поплавка 4. В нейтральном положении при штиле поплавок находится на расстоянии L₁ от нижнего основания 3, L₂ - это расстояние от промежуточной платформы 19, Н - расстояние средней линии поплавка, находящееся на уровне воды при штиле, до нижнего (крайнего) основания 3.The wave power plant (Fig. 1) contains a two-section frame with vertical posts 1 connected by upper and lower bases 2, 3. These posts are guides of the float 4 located in the lower section of the frame, capable of reciprocating movement. In the upper section of the frame is an energy converter containing at least two or more, with double multiplication, pairs of symmetrically arranged long-stroke vertical electric generators 5, 6 (see figure 2) with generating cores 7, 8 on disk permanent magnets, axis 9 of which are made of non-magnetic materials. Generating cores have the ability to reciprocate within the stator ring inductive coils 10, 11 in opposite directions. Generating cores 7, 8 are connected to the float 4 through a transmission rod 12 with a comb gear, which converts the possibility of reciprocating movement of the transmission rod 12 into rotation, symmetrically located on the same axis 13 with the gear gear 14 of the drums 15 and flexible cables 16 thrown through them, at the ends of which the generating cores 7, 8 of linear electric generators 5, 6 are fixed. The possibility of reciprocating vertical movement of the float 4 is provided by support rollers 17, size mounted on the lateral surface of the float 4 using brackets 18 and resting on the vertical racks 1, and the transmission rod 12 passing through the holes in the intermediate platform 19 and the upper base 2. The float 4 inside is filled with ballast 20, which ensures equal forces in the presence of return translational movement of the float 4 vertically, the weight of which together with the weight of the body of the float 4 and the transfer rod 12 is equal to the weight of water displaced by half the volume of the float when there are no waves. Dampers 21 are fixed below and above the body of the float 4, preventing the float from touching hard with the lower base 3 and the intermediate platform 19 at its extreme positions, when the magnitude of the waves is greater than the stroke (L ₁ + L ₂ ) of the float 4. The float is in a neutral position when the calm at a distance L ₁ from the lower base 3, L ₂ is the distance from the intermediate platform 19, N is the distance of the middle line of the float at the calm water level to the lower (extreme) base 3.

С целью уменьшения потерь на трение оси барабанов 15 размещены в подшипниках 22, установленных на стойках 23. На перемещение генерирующих сердечников 7,8 никакой энергии не затрачивается, кроме той, которая необходима на преодоление сил инерции этих сердечников, что повышает КПД преобразования энергии волн.In order to reduce friction losses, the axes of the drums 15 are placed in bearings 22 mounted on racks 23. No energy is expended on moving the generating cores 7.8, except for the energy needed to overcome the inertia forces of these cores, which increases the efficiency of wave energy conversion.

Claims

1. A wave power plant containing a two-section frame, the vertical struts of which are fastened by upper and lower bases, are the guides of a float located in the lower section of the frame, capable of reciprocating vertical movement, and in the upper section of which there is an energy converter, characterized in that the energy converter contains at least two or more, with a twofold increase, pairs of symmetrically arranged long-stroke vertical linear electric non-radiators with generating cores on disk permanent magnets, the axes of which are made of non-magnetic materials, and having the possibility of reciprocating movement inside the stator ring inductive coils in opposite directions, connected with the float through the transmission rod with a comb gear, which transforms the possibility of reciprocating movement of the transmission rod in rotation, symmetrically located on the same axis with the gear of the drums and thrown over n their flexible cables, at the ends of which the generating cores of linear electric generators are fixed.

2. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the possibility of reciprocating vertical movement of the float is provided by support rollers located on the side surface of the float, resting on the guide racks, and a transmitting rod passing through holes in the intermediate platform and the upper base.

3. The wave power plant according to claim 1, characterized in that the float inside is filled with ballast, which ensures equal forces in the presence of a reciprocating movement of the float vertically, the weight of which, together with the weight of the float body and the transfer rod, is equal to the weight of the water displaced by half the volume float.

4. The wave power plant according to claim 1, characterized in that dampers are fixed at the bottom and top of the float body, preventing the float from touching hard with the lower base and the intermediate platform at its extreme positions.