WO2018147716A1 - Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator - Google Patents
Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator Download PDFInfo
- Publication number
- WO2018147716A1 WO2018147716A1 PCT/KZ2017/000001 KZ2017000001W WO2018147716A1 WO 2018147716 A1 WO2018147716 A1 WO 2018147716A1 KZ 2017000001 W KZ2017000001 W KZ 2017000001W WO 2018147716 A1 WO2018147716 A1 WO 2018147716A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- energy
- wind
- air
- platform
- torus
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D5/00—Other wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C1/00—Flexible shafts; Mechanical means for transmitting movement in a flexible sheathing
-
- 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
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- 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
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
-
- 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
Definitions
- the invention relates to the field of application of robotics for generating electrical energy from renewable energy sources in wind and wave energy. And can be used as an alternative energy source.
- a known converter of wind energy into electrical energy (patent US 20120068465 A1, Vertical axis wind turbine generator with sails // Freddy Dawoud, Annetta Yacoub, 03.22, 20 ⁇ 2).
- the wind power converter has a bottom ; a fixed ring and an upper movable ring moving together with wind-sensitive sails. In this case, the movable ring can move along the vertical axis and rotate around this axis.
- This converter requires constant adjustment of the sail system, " in addition, when converting wind energy, only part of the wind energy is used, which through the sail system is converted into one rotational mechanical movement.
- the prototype of the invention was selected Wave power plant based on a parallel manipulator (WO / 2017/003273. Wave power plant based on a parallel manipulator // Sholanov. P. 22.06.2016), in which the structure of the parallel manipulator Sholkor is used as a manipulator transformer of wave energy into mechanical energy (WO / 2015/016692. Platform robot manipulator // K. Sholanov 02/01/2015).
- the disadvantage of this manipulator transducer is the presence of multi-link spherical joints, the resource of which can be limited when used in aggressive aqueous environments.
- the use of a hydraulic manipulator transducer limits all possible options for converting wave energy into electrical energy by the obligatory use of a system for the intermediate conversion of mechanical energy into hydraulic fluid energy.
- An object of the present invention is to provide a primary transducer of the spatial movement of air and water mass into the energy of translationally moving bodies, as well as the creation of power plants using this transducer to generate electrical energy.
- the energy of the waves (wind) after the primary converter is converted into electrical energy by known methods.
- This group of inventions proposes a six-moving parallel manipulator primary transducer ( ⁇ ) of the spatial movement of water and air masses incorporating well-known features: a lower fixed platform and an upper movable platform associated with a sensitive body that perceives the movement of water masses and air flows.
- Other inventions - power plants, are connected by a single concept, i.e. application of this manipulator primary converter.
- each pair of links of one RCC forms a rotational connection " with a chain or rope connection on only one side, and on the other hand forms a fixed connection with a rope or ring.
- Further conversion of translational energy into electrical energy is carried out by using linear electric generators or by using known converters of translational motion of SKZ drives into rotational motion of the rotor shaft of one or more electric generators.
- analogue proposed wind power plant comprising a wind energy converter having a lower fixed body "and the upper movable.
- Body moving together with sensitive to the wind body I in which, in order to increase the efficiency of using the energy of the spatial motion of the air flow, uses ⁇ ⁇ 1.
- a body sensitive to wind a body (air torus) is used - a gas-filled elastic shell in the form of a torus with an aerodynamic profile, i.e. the cross section of the torus 1 represents a figure similar to, for example, the cross-section of an airplane wing.
- the aerodynamic profile creates a lifting force in the vertical direction with a horizontally acting air flow.
- the air torus has a system for automatically controlling the lifting force by Changes of volume of gas.
- the control system includes, for example, a controller, an interface, displacement sensors of a manipulator transducer, a pressure sensor for compressed air, a gas exhaust valve installed in an air torus, a compressor for pumping gas, a gas tank, a power source, etc. . J, L—>
- the hollow body of the float; with a hydrodynamic profile consists of two cavities separated by a flexible diaphragm, one of the cavities (upper) represents a sealed container filled with air (gas), and the other (lower) is filled with water as needed and automatically controlled water intake and discharge valves are placed in it.
- a wind-wave power plant uses the energy of surface waves and wind at the same time.
- the power converter surface voly and wind energy is used shestipodvizhny parallel manipulator transducer to (the upper platform is fixed floor recessed float.
- the upper platform is fixed floor recessed float.
- the body of the float at the desired height by means of a rod or other structure rigidly fixed air torus having Aerohydrodynamic profile.
- aerodynamic the profile of the air torus creates force in the vertical direction down from the horizontally acting air flow.
- FIG. 1 shows a 'Sholkor parallel manipulator design consisting of an upper platform 1 and a lower platform 2 connected by six connecting kinematic chains 3 of two links forming translational kinematic pairs to provide a change in the length of the RCC.
- SKZ a 'Sholkor parallel manipulator design consisting of an upper platform 1 and a lower platform 2 connected by six connecting kinematic chains 3 of two links forming translational kinematic pairs to provide a change in the length of the RCC.
- the figure 3 shows a diagram of the ⁇ with a chain connection.
- a movable hoop-like platform 1 and a fixed platform 2 connected so that each of the six connecting kinematic chains consists of two links: a slider 20 and a guide 21, forming a translational driving kinematic pair.
- each connecting kinematic chain has displacement sensors with an engine 22 moving together with the * slide 20 relative to the panel 23 fixed to the guide 21.
- the figure 4 shows a diagram of a wind farm, which consists of a six-moving manipulator primary transducer with an upper platform 1 in the form of a hoop, a lower platform 2 and six SKTs-3.
- An air torus 24 is attached to the upper platform 1, representing an elastic shell in the shape of a torus filled with a substance lighter than air.
- Cable 25 transfers electric current from the electric generators to the power electronic unit 26, from which current is transmitted to the distribution network via cable 27.
- the figure 5 shows the air torus 24, as well as its cross section 28 in the form of an aerodynamic profile. From the bottom, the air torus is attached to the hoop 1 - the upper platform of the manipulator primary transducer. ' ⁇
- the figure 6 presents PVLES based on the primary manipulator transducer consisting of a lower platform 2, six SKZ with translational pairs -3 with a variable length, the upper platform 1 with a float 29 completely immersed in water.
- the figure 6 shows that the power cable 30 transfers electric current from the generators to the power electronic unit 31, from which electric energy is transmitted to the distribution network via cable 32.
- Figure 7 presents a VVlES with a primary manipulative converter of the energy of water and air mass into mechanical energy.
- Manipulative converter 2 consisting of a stationary and a movable platform 1, connected by six pairs of RCCs with translational 3.
- To the upper platform is fixed semi submerged float 29, which at a certain height by means of the rod construction 33 is mounted an air torus 24.
- L shows the cable 30, the block power electronics 31, electric cable 32.
- the principle of operation of the primary manipulator transducer is based on the fact that under the action of spatial movements of air masses or waves, the upper platform 1 moves relative to the lower fixed platform 2 with six degrees of freedom, while changing the length of the RCC using translational drive kinematic pairs 3.
- the energy of motion air or water masses is converted into mechanical energy of translational motion, which can then be converted into electrical energy by known methods .
- the complex multilink spherical joints of the Sholkor manipulator (4,5,6 - figure 1) are replaced by chain (figure 2, a, b, c) or flexible (figure 2, d, e,) connections.
- these joints provide the same mobility and the corresponding multilink spherical joints, but are simple in design and reliable in operation, especially in aggressive aqueous environments.
- the RCCs in the primary manipulator (figure 3) have only one rotary connection at the lower or upper end.
- displacement sensors (22.23) are installed, the information from which is used to control the lifting force of the sensing element (float or air torus) connected to the upper platform. ' ⁇
- the principle of operation of the wind farm (figure 4) is as follows: an air torus 24, representing an elastic shell in the form of a torus with an aerodynamic profile 28 (figure 5), is filled with matter lighter than air and, under the influence of air flow, moves, making the upper platform of the primary manipulator transducer move in the wind and up.
- the lengths of the SKTs -3 are changed, i.e. wind energy is converted into the energy of six translational movements, which by known methods, are converted into electrical energy.
- the electric current from the generators is transmitted via cable 25 to a hub (power electronics unit) 26 and then through cable 27 to a transformer or to an electrical distribution network.
- the air torus lift control system consists of well-known elements: a controller, an interface, displacement and pressure sensors of a manipulator transducer, a gas exhaust valve installed in the air torus, a gas pump, a gas tank, a power source, etc.
- the valve automatically releases gas from the air torus until the state of the wind farm is reached, when the performance of the displacement sensors reaches the maximum values.
- sensitivity should be increased, i.e. the lifting force of the air torus until the stroke of the RCC increases, in this case gas is pumped into the air torus using a flexible hose Compressor
- the automatic control system also prevents resonance phenomena.
- the principle of operation of the PVlES ( Figure 6) is based on the fact that water particles at depth, depending on the movement of waves on the surface of the reservoir (ocean, sea), perform spatial cyclic movements with high energy.
- the primary manipulator transducer allows you to convert this wave energy into mechanical energy of translational movements.
- waves On the surface of the sea, ocean, waves have a large destructive energy leading to the destruction of technical systems; therefore, the PVES is installed at the calculated depth at the bottom of the reservoir.
- the principle of operation of PVlES is based on the fact that a moving mass of water acts on a float 29 immersed in water with an aero-hydrodynamic profile, connected with the platform 1 1 of the manipulator creates forces directed upstream and upward, causing a change in the lengths of SKZ -3. those. reciprocating motion relative to a fixed base — the lower platform fixed to the bottom of the reservoir 2.
- the reciprocating motion of the six SCZ drives is converted into electrical energy by known methods.
- the current generated by the electric generators is transmitted via cable -30 to the power electronic unit 31 and then via the power cable 32 to a transformer located on the coast.
- the mechanical energy of the reciprocating movements can also be converted into electrical energy by known methods: directly, through a linear generator; through the working fluid, the electric generator drive shaft; through various mechanical converters of translational motion into rotational motion of the shaft of one or more electric generators.
- the automatic control system of the lifting force of the PVlES float is designed to increase the efficiency of PVlES operation at various wave dynamics.
- the float is divided into two cavities: the lower, filled with water and the upper - hermetic, filled with a gaseous substance. Between these cavities is a flexible diaphragm.
- the lifting force of the float is changed by changing the volume of water in the lower cavity of the float.
- the volume of the float and the volumes of the cavities with water and gas will correspond to the calculated, i.e. such that the readings of the RCC displacement sensors will deviate from zero in one direction or another within the acceptable range.
- the upper platform with a float performs a complete movement from the lower position to the upper Gomi on the contrary for a cycle of work. If. it turns out that according to the readings of the sensors, the length of the RCC often increases by the full length and does not reach the minimum value. This is observed with weak waves. In this case, the automatic control system must reduce the lifting force of the float by pumping water into the cavity of the float while opening the water intake valve until normal operation is established. With strong waves, on the contrary, the RCC will not reach the maximum allowable lengths. In this case, it is necessary to increase the lifting force of the float. For this, water is discharged from the cavity of the float by pumping it out with a hydraulic pump or by discharging using controlled valves. Turn on the hydraulic pump)> and open the relief valves automatically until
- the principle of operation of the lake version of the power plant - the wind-wave power plant is as follows: the upper platform of the primary manipulator transducer connected to the flooded float 29 (figure 7) and the air torus 24 move under the influence of surface waves and wind.
- the air torus is set so that the aerodynamic force F directed downwards arises from the action of the horizontal air flow v ( Figure 7).
- the air torus in VVLES takes the opposite position to that in the wind farm.
- the interaction of the air torus and the float occurs as follows: in the initial position, the RCC drives occupy a middle position. Under the influence of wind, an air torus, for example, goes down, dragging a float along with it, while the length of the RCC decreases.
- the automatic control system of VVlES controls the lifting force of the air torus and the float at the same time according to the above method.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
The invention relates to the field of applied robotics for generating electrical energy from renewable sources of energy. A group of inventions is proposed: a six-degrees-of-freedom parallel manipulator primary converter, a wind power plant, an underwater wave power plant, and a wind and wave power plant, said power plants being related by the use of a six-degrees-of-freedom parallel manipulator primary converter to convert the energy of wave and air masses into translational mechanical energy. In the wind power plant, the element receiving the motion of air flow is an air torus with controllable lift. A submerged double-cavity float with controllable buoyancy is used as a sensor device in the underwater wave power plant. The wind and wave power plant receives wind energy using the controllable air torus and wave energy using the controllable half-submerged float.
Description
Электростанция (варианты) на базе параллельного манипулятора Power plant (options) based on a parallel manipulator
Изобретение относится к области применения робототехники для генерации электрической энергии от возобновляемых источников энергии в ветровой и волновой энергетике. И может быть использовано в качестве альтернативного источника энергии. The invention relates to the field of application of robotics for generating electrical energy from renewable energy sources in wind and wave energy. And can be used as an alternative energy source.
Известен преобразователь энергии ветра в электрическую энергию (патент US 20120068465 А1, Vertical axis wind turbine generator with sails// Freddy Dawoud, Annetta Yacoub, 03. 22, 20 Ϊ 2). Преобразователь энергии ветра имеет нижнее ; закрепленное кольцо й верхнее подвижное кольцо, движущееся , совместно с чувствительными к ветру парусами. При этом подвижное кольцо может совершать движение вдоль вертикальной оси и вращаться вокруг этой оси. В данном преобразователе требуется постоянная настройка системы парусов," кроме, того при преобразовании энергии ветра используется лишь часть энергии ветра, которая через систему парусов преобразуется в одно вращательное механическое движение. A known converter of wind energy into electrical energy (patent US 20120068465 A1, Vertical axis wind turbine generator with sails // Freddy Dawoud, Annetta Yacoub, 03.22, 20 Ϊ 2). The wind power converter has a bottom ; a fixed ring and an upper movable ring moving together with wind-sensitive sails. In this case, the movable ring can move along the vertical axis and rotate around this axis. This converter requires constant adjustment of the sail system, " in addition, when converting wind energy, only part of the wind energy is used, which through the sail system is converted into one rotational mechanical movement.
Известно (Electrical design for a wave buoy, Sara Hoya Arija, Goteborg, Sweden 2011, http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/l0016/13027/), что в качестве преобразователей энергии волн применяются поплавковые преобразователи использующие движения водных масс лишь в вертикальном направлении. It is known (Electrical design for a wave buoy, Sara Hoya Arija, Goteborg, Sweden 2011, http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/l0016/13027/) that float converters using movement of water masses only in the vertical direction.
Прототипом изобретения выбрана Волновая электростанция на базе параллельного манипулятора (WO/2017/003273. Волновая электростанция на базе параллельного манипулятора // Шоланов .С. 22.06.2016), в которой в качестве манипуляторного преобразователя энергии волн в механическую энергию используется схема строения параллельного манипулятора Sholkor
(WO/2015/016692. Platform robot manipulator// K. Sholanov 05.02.2015). Недостатком такого манипуляторного преобразователя является наличие многозвенных сферических соединений, ресурс которых может быть ограничен при эксплуатации в условиях агрессивной водной среды. Применение гидравлического манипуляторного преобразователя ограничивает всевозможные варианты преобразование энергии волн в электрическую энергию обязательным применением системы промежуточной преобразовании механической энергии в энергию гидравлической жидкости. The prototype of the invention was selected Wave power plant based on a parallel manipulator (WO / 2017/003273. Wave power plant based on a parallel manipulator // Sholanov. P. 22.06.2016), in which the structure of the parallel manipulator Sholkor is used as a manipulator transformer of wave energy into mechanical energy (WO / 2015/016692. Platform robot manipulator // K. Sholanov 02/05/2015). The disadvantage of this manipulator transducer is the presence of multi-link spherical joints, the resource of which can be limited when used in aggressive aqueous environments. The use of a hydraulic manipulator transducer limits all possible options for converting wave energy into electrical energy by the obligatory use of a system for the intermediate conversion of mechanical energy into hydraulic fluid energy.
Технической задачей настоящего изобретения является создание первичного преобразователя пространственного движения воздушной и водной массы в энергию поступательно движущихся тел, а также создание электростанций, использующих этот преобразователь для генерирования электрической энергии. В электростанциях, энергия волн (ветра) после первичного преобразователя преобразуется в электрическую энергию известными способами. An object of the present invention is to provide a primary transducer of the spatial movement of air and water mass into the energy of translationally moving bodies, as well as the creation of power plants using this transducer to generate electrical energy. In power plants, the energy of the waves (wind) after the primary converter is converted into electrical energy by known methods.
В данной группе изобретений предлагается шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь (ΙΠΙΤΜΠΠ) пространственного движения водной и воздушной массы имеющий в своем составе известные признаки: нижнюю неподвижную платформу и верхнюю подвижную платформу, связанную с чувствительным телом, которая воспринимает движение водных масс и воздушных потоков. Другие изобретения - электростанции, связаны единым замыслом, т.е. применением данного манипуляторного первичного преобразователя. This group of inventions proposes a six-moving parallel manipulator primary transducer (ΙΠΙΤΜΠΠ) of the spatial movement of water and air masses incorporating well-known features: a lower fixed platform and an upper movable platform associated with a sensitive body that perceives the movement of water masses and air flows. Other inventions - power plants, are connected by a single concept, i.e. application of this manipulator primary converter.
Для решения поставленной технической задачи создания первичного преобразователя энергии ветра и волн в организованную механическую энергию и устранения недостатков, выявленных в аналогах и прототипе предлагается ШПМ1Ш со схемой строения подобной манипулятору Sholkor, в которой с целью повышения ресурсов эксплуатации манипуляторного
преобразователя вместо многозвенных сферических соединений из двух-, трех-, четырех звеньев предлагается использовать цепные соединения из круглых по сечению звеньев (колец) металлических или резинометаллических цепей, которые взаимно соединяются таким образом, что в кольцо, образующее вращательное соединение с платформой одевается: при двух звеном соединении - одно кольцо, образующее вращательное соединение со звеньями соединительной кинематической цепи (СКЦ); при трехзвенном соединении - два кольца, каждый из которых образует вращательное соединение со своими звеньями СКЦ; при четырехзвеннрм соединении - три кольца, каждый из которых образует вращательное соединение со своими звеньями СКЦ. To solve the technical problem posed, the creation of a primary transducer of wind and wave energy into organized mechanical energy and eliminate the shortcomings identified in the analogues and prototype is proposed ШПМ1Ш with a structure diagram similar to the Sholkor manipulator, in which, in order to increase the operating resources of the manipulator instead of multi-link spherical joints of two, three, four links, it is proposed to use chain connections of round links (rings) of metal or rubber-metal chains, which are mutually connected in such a way that they put on the ring forming the rotational connection with the platform: when two link connection - one ring forming a rotational connection with links of the connecting kinematic chain (RCC); with a three-link connection, two rings, each of which forms a rotational connection with its RCC links; with a four-link connection, three rings, each of which forms a rotational connection with its RCC links.
Предлагается другой вариант ШПМ1Ш, отлича щийся тем, что вместо многозвенных двух-, трех-, четырезвенных соединении предлагается Another variant of ШПМ1Ш is proposed, characterized in that instead of multi-link two-, three-, and four-link connections,
■ Г ' С ' использовать гибкие соединения из стальных тросов или канатов из прочных и гибких материалов. При этом при двухзвенных соединениях канат (трос), одним цельным концом образует вращательное соединение с платформой другим цельным концом образует вращательное соединение со звеньями СКЦ; при трехзвенном соединении - два каната одним обьединенным цельным концом образуют вращательное соединение с платформой, а другими цельными концами каждый канат образует вращательные соединения со звеньями разных СКЦ; при четырехзвенном соединении - три каната обьединенным цельным концом образуют вращательное соединение с платформой, а другими цельными концами три каната образуют вращательные соединения со звеньями трех СКЦ. ■ G ' C' use flexible joints made of steel cables or ropes made of strong and flexible materials. At the same time, with two-link connections, the rope (cable), with one integral end forms a rotational connection with the platform with the other integral end forms a rotational connection with SKZ links; in the case of a three-link connection, two ropes with one united integral end form a rotational connection with the platform, and with the other integral ends each rope forms rotational connections with links of different RCCs; with a four-link connection, three ropes with a united integral end form a rotational connection with the platform, and with other integral ends three ropes form rotational connections with the links of three SKZ.
Для того, чтобы исключить местную подвижность, а именно: вращение СКЦ вокруг собственной оси - каждая пара звеньев одной СКЦ образует вращательное соединение " с цепным или канатным соединением только с одной стороны, а с другой стороны образует неподвижное соединение с канатом или кольцом.
Дальнейшее преобразование энергии поступательного движения в электрическую энергию выполняется применением линейных электрогенераторов или с помощью известных преобразователей поступательного движения приводов СКЦ во вращательное движение вала ротора одного или нескольких электрических генераторов. In order to exclude local mobility, namely: the rotation of the RCC around its own axis - each pair of links of one RCC forms a rotational connection " with a chain or rope connection on only one side, and on the other hand forms a fixed connection with a rope or ring. Further conversion of translational energy into electrical energy is carried out by using linear electric generators or by using known converters of translational motion of SKZ drives into rotational motion of the rotor shaft of one or more electric generators.
Для решения поставленной задачи создания электростанций использующей энергию ветра и устранения недостатков, выявленных в аналоге предлагается ветровая электростанция (ВЭС), содержащая преобразователь энергии ветра, имеющий нижнее неподвижное тело " и верхнее подвижное . тело, движущееся, совместно с чувствительными к ветру телом, I в котором с целью повышения эффективности использования энергии пространственного движения воздушного потока применяется ШП Ш1. В качестве тела, чувствительного к ветру применяется тело (воздушный тор) - наполненная газом упругая оболочка в форме тора, с аэродинамическим профилем, т.е. сечение тора 1 представляет ι фигуру подобную, например, сечению крыла самолета. Аэродинамический профиль при горизонтально действующем воздушном ' потоке создает; подъемную силу в вертикальном направлении. Воздушный тор крепится к верхней платформе первичного манипуляторного преобразователя так, чтобы все пространственные движения тора воспринимались подвижной и платформой. Воздушный тор имеет систему автоматического регулирования подьемной силой путем изменения обьема газа. Система регулирования включает, например, контроллер, интерфейс, датчики перемещения манипуляторного преобразователя, датчик давления сжатого воздуха, выпускной клапан газа, установленный в воздушном торе, компрессор для подкачки газа, емкость для газа, источник питания др.. . . J,L— > To solve the problem create plants utilizing wind energy and eliminate the deficiencies identified in the analogue proposed wind power plant (WPP), comprising a wind energy converter having a lower fixed body "and the upper movable. Body moving together with sensitive to the wind body, I in which, in order to increase the efficiency of using the energy of the spatial motion of the air flow, uses ШП Ш1. As a body sensitive to wind, a body (air torus) is used - a gas-filled elastic shell in the form of a torus with an aerodynamic profile, i.e. the cross section of the torus 1 represents a figure similar to, for example, the cross-section of an airplane wing. The aerodynamic profile creates a lifting force in the vertical direction with a horizontally acting air flow. the upper platform of the primary manipulator transducer so that all spatial movements of the torus are perceived by the movable and the platform.The air torus has a system for automatically controlling the lifting force by Changes of volume of gas. The control system includes, for example, a controller, an interface, displacement sensors of a manipulator transducer, a pressure sensor for compressed air, a gas exhaust valve installed in an air torus, a compressor for pumping gas, a gas tank, a power source, etc. . J, L—>
Для решения поставленной задачи создания электростанции использующей энергию волн океанов и морей и устранения недостатков, выявленных в прототипе, предлагается подводная волновая электростанция To solve the task of creating a power plant using the energy of the waves of the oceans and seas and to eliminate the shortcomings identified in the prototype, an underwater wave power station is proposed
4 . four .
: Ή ' ' ' 1 ί \
(ПВлЭС), в которой для преобразования; пространственных движений водных масс на глубине используется шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь. : Ή '''1 ί \ (PVlES) in which to convert; spatial movements of water masses at a depth a six-moving parallel manipulator primary transducer is used.
Для изменения подъемной силой поплавка, полое тело поплавка; ; с гидродинамическим профилем состоит из двух полостей разделенных гибкой диафрагмой, одна из полостей (верхняя) представляет герметизированную емкость наполненную воздухом (газом), а другая (нижняя) наполняется по мере необходимости водой и в ней размещаются автоматически управляемые клапаны забора и выброса воды. To change the lifting force of the float, the hollow body of the float; ; with a hydrodynamic profile consists of two cavities separated by a flexible diaphragm, one of the cavities (upper) represents a sealed container filled with air (gas), and the other (lower) is filled with water as needed and automatically controlled water intake and discharge valves are placed in it.
Для решения поставленной задачи создания волновой электростанций для водоемов с малыми волнами (озерный вариант), где энергии поверхностных волн оказывается недостаточным для генерирования электрической энергии, предлагается ветроволновая электростанция (ВВлЭС), использующая энергию поверхностных волн и ветра одновременно. В качестве преобразователя энергии поверхностных волй и энергии ветра используется шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь, к( верхней платформе которого закреплен полу заглубленный поплавок. К корпусу поплавка на требуемой высоте с помощью стержневой или иной конструкции жестко крепится воздушный тор, имеющий аэрогидродинамический профиль. При этом аэродинамический профиль воздушного тора создает силу в вертикальном направлении вниз от горизонтально действующего воздушного потока. ВВлЭС имеет систем автоматического управления подъемной силой как воздушного тора так и поплавка. ι To solve the problem of creating wave power plants for reservoirs with small waves (lake version), where the surface wave energy is insufficient to generate electrical energy, a wind-wave power plant (WWLES) is proposed that uses the energy of surface waves and wind at the same time. As the power converter surface voly and wind energy is used shestipodvizhny parallel manipulator transducer to (the upper platform is fixed floor recessed float. To the body of the float at the desired height by means of a rod or other structure rigidly fixed air torus having Aerohydrodynamic profile. In this case, aerodynamic the profile of the air torus creates force in the vertical direction down from the horizontally acting air flow. m automatic control of the lifting force of both the air torus and the float. ι
На чертеже (фигура 1) показана ' конструкция параллельного манипулятора Sholkor состоящая из верхней платформы 1 и нижней платформы 2 соединенных шестью соединительными кинематическими цепями 3 из двух звеньев, образующими поступательные приводные кинематические пары для обеспечения изменения длины СКЦ. СКЦ
, The drawing (figure 1) shows a 'Sholkor parallel manipulator design consisting of an upper platform 1 and a lower platform 2 connected by six connecting kinematic chains 3 of two links forming translational kinematic pairs to provide a change in the length of the RCC. SKZ ,
образуют с платформами 1 и 2 и между собой многозвенные сферические соединения из двух звеньев -4, из трех звеньев -5 и четырех звеньев— 6, показанные на фигуре 1 и отдельно вынесенные. form with platforms 1 and 2 and between themselves multilink spherical connections of two links -4, of three links -5 and four links-6, shown in figure 1 and separately made.
В шестиподвижном параллельном ; манипуляторном первичном преобразователе, образованном по схеме взаимосоединения звеньев манипулятора Sholkor, указанные выше многозвенные сферические соединения из двух, трех и четырех звеньев заменяются соответственно на цепные соединения из двух звеньев цепи 7-8 и 9-10; трех звеньев цепи 7-8, 9- 10 и 11-12; четырех звеньев цепи 7-8, 9-10, 11-12 и 13-14, которые изображены на рисунках, соответственно а, Ъ, с фигуры 2. Следует отметить, что на рисунках а, Ъ, с фигуры 2 показано, что звено 8 соединения образует вращательную пару с платформой (нижней или верхней). Другие звенья 10,12,14 образуют вращательные пары с СКЦ. In six-moving parallel; manipulator primary transducer formed according to the scheme of interconnection of links of the Sholkor manipulator, the above-mentioned spherical multi-link connections of two, three and four links are replaced, respectively, with chain connections of two chain links 7-8 and 9-10; three chain links 7-8, 9-10 and 11-12; four links of the chain 7-8, 9-10, 11-12 and 13-14, which are shown in the figures, respectively, a, b, from figure 2. It should be noted that in figures a, b, from figure 2 it is shown that the link 8 connection forms a rotational pair with the platform (lower or upper). Other links 10,12,14 form rotational pairs with RCC.
Многозвенные сферические соединения из двух (4), трех (5) и четырех(б) звеньев возможно заменить соответственно на гибкие соединения с помощью троса (каната) 15 соединяющих два звена 16 и 17 (фигура 2,d); трех звеньев 16,17,18 (фигура 2,е), соединенных двумя канатами 15; четырех звеньев цепи 16,17,18,19 (фигура 2J) соединенных тремя канатами 15. При этом звено 16 образует с верхней или нижней платформой вращательную пару, звенья 17,18, 19 образуют вращательные пары с СКЦ. It is possible to replace multi-link spherical joints of two (4), three (5) and four (b) links, respectively, with flexible joints using a cable (rope) 15 connecting two links 16 and 17 (figure 2, d); three links 16,17,18 (figure 2, e) connected by two ropes 15; four chain links 16,17,18,19 (Figure 2J) connected by three ropes 15. In this case, link 16 forms a rotary pair with the upper or lower platform, links 17,18, 19 form rotational pairs with RCCs.
I I
На фигуре 3 показана схема ШПМПП с цепным соединением. Здесь приведены подвижная в виде обруча платформа 1 и неподвижная платформа 2 соединенные так, что каждая из шести соединительных кинематических цепей состоит из двух звеньев: ползуна 20 и направлярщей 21, образующих поступательную приводную кинематическую пару. Также каждые соединительные кинематические цепи имеют датчики перемещения с движком 22, перемещающимся вместе с* ползуном 20 относительно закрепленной к направляющей 21 панели 23.
На фигуре 4 изображена схема ВЭС, которая состоит из шестиподвижного манипуляторного первичного преобразователя с верхней платформой 1 в виде обруча, нижней платформы 2 и шести СКЦ -3. К верхней платформе 1 крепится воздушный тор 24 представляющий упругую оболочку в форме тора наполненную веществом легче воздуха. По кабелю 25 передается электрический ток от электрогенераторов на силовой электронный блок 26, из которого ток передается на распределительную сеть по кабелю 27. The figure 3 shows a diagram of the ШПМПП with a chain connection. Here is a movable hoop-like platform 1 and a fixed platform 2 connected so that each of the six connecting kinematic chains consists of two links: a slider 20 and a guide 21, forming a translational driving kinematic pair. Also, each connecting kinematic chain has displacement sensors with an engine 22 moving together with the * slide 20 relative to the panel 23 fixed to the guide 21. The figure 4 shows a diagram of a wind farm, which consists of a six-moving manipulator primary transducer with an upper platform 1 in the form of a hoop, a lower platform 2 and six SKTs-3. An air torus 24 is attached to the upper platform 1, representing an elastic shell in the shape of a torus filled with a substance lighter than air. Cable 25 transfers electric current from the electric generators to the power electronic unit 26, from which current is transmitted to the distribution network via cable 27.
На фигуре 5 показан воздушный тор 24, а также его поперечной сечение 28 в виде аэродинамического профиля. С нижней стороны воздушный тор крепится к обручу 1 - верхней платформе манипуляторного первичного преобразователя. ' ι The figure 5 shows the air torus 24, as well as its cross section 28 in the form of an aerodynamic profile. From the bottom, the air torus is attached to the hoop 1 - the upper platform of the manipulator primary transducer. ' ι
На фигуре 6 представлена ПВлЭС на базе первичного манипуляторного преобразователя состоящего из нижней платформы 2, шести СКЦ с поступательными парами -3 с изменяющейся длиной, верхней платформы 1 с поплавком 29 полностью погруженным в воду. На фигуре 6 показано, что по силовому кабелю 30 передается электрический ток от генераторов на силовой электронный блок 31 , из которого электрическая энергия передается на распределительную сеть по кабелю 32. The figure 6 presents PVLES based on the primary manipulator transducer consisting of a lower platform 2, six SKZ with translational pairs -3 with a variable length, the upper platform 1 with a float 29 completely immersed in water. The figure 6 shows that the power cable 30 transfers electric current from the generators to the power electronic unit 31, from which electric energy is transmitted to the distribution network via cable 32.
На фигуре. 7 представлена ВВлЭС с первичным манипуляторным преобразователем энергии воды и воздушной массы в механическую энергию. Манипуляторный преобразователь состоящий из неподвижной 2 и подвижной 1 платформы, соединен шестью СКЦ с поступательными парами 3. К верхней платформе крепится полу затопленный поплавок 29, к которому на определенной высоте с помощью стержневой конструкции 33 крепится воздушный тор 24. Здесь приведены кабельл30, блок силовой электроники 31, электрический кабель 32.
Принцип действия первичного манипуляторного преобразователя основан на том, что под действием пространственных движений воздушных масс или волн верхняя платформа 1 перемещается относительно нижней неподвижной платформы 2 с шестью степенями свободы, изменяя при этом длины СКЦ с помощью поступательных приводных кинематических пар 3. Таким образом, энергия движения воздушных или водных масс преобразуется в механическую энергию поступательного движения, которое далее известными способами может быть преобразована в электрическую энергию. В первичном манипуляторном преобразователе сложные многозвенные сферические соединения манипулятора Sholkor (4,5,6 - фигура 1) заменены на цепные (фигура 2, а, Ъ, с) -или гибкие (фигура 2, d,e, ) соединения. В том, случае, когда не требуется^точность в позиционировании, эти соединения обеспечивают такие же подвижности, то и соответствующие многозвенные сферические соединения, но являются простыми по конструкции и надежными в эксплуатации, особенно в агрессивной водной среде. Для исключения избыточной местной подвижности вокруг собственной оси СКЦ в первичном манипуляторном преобразователе (фигура 3) имеют только по одному вращательному соединению на нижнем или верхнем конце. На всех шести СКЦ (фигура 3) устанавливаются датчики перемещения (22,23), информация с которых используется для управления подъемной силой чувствительного элемента (поплавка или воздушного тора) связанного с верхней платформой. ' ί On the figure . Figure 7 presents a VVlES with a primary manipulative converter of the energy of water and air mass into mechanical energy. Manipulative converter 2 consisting of a stationary and a movable platform 1, connected by six pairs of RCCs with translational 3. To the upper platform is fixed semi submerged float 29, which at a certain height by means of the rod construction 33 is mounted an air torus 24. Here, L shows the cable 30, the block power electronics 31, electric cable 32. The principle of operation of the primary manipulator transducer is based on the fact that under the action of spatial movements of air masses or waves, the upper platform 1 moves relative to the lower fixed platform 2 with six degrees of freedom, while changing the length of the RCC using translational drive kinematic pairs 3. Thus, the energy of motion air or water masses is converted into mechanical energy of translational motion, which can then be converted into electrical energy by known methods . In the primary manipulator, the complex multilink spherical joints of the Sholkor manipulator (4,5,6 - figure 1) are replaced by chain (figure 2, a, b, c) or flexible (figure 2, d, e,) connections. In the case when accuracy in positioning is not required, these joints provide the same mobility and the corresponding multilink spherical joints, but are simple in design and reliable in operation, especially in aggressive aqueous environments. To eliminate excessive local mobility around its own axis, the RCCs in the primary manipulator (figure 3) have only one rotary connection at the lower or upper end. On all six RCCs (figure 3), displacement sensors (22.23) are installed, the information from which is used to control the lifting force of the sensing element (float or air torus) connected to the upper platform. 'ί
Принцип действия ВЭС (фигура 4) следующий: воздушный тор 24, представляющий упругую оболочку в форме тора с аэродинамическим профилем 28 (фигура 5), наполняется веществом легче воздуха и под действием воздушного потока приходит в движение, заставляя двигаться верхнюю платформу первичного манипуляторного преобразователя по ветру и вверх. При этом изменяются длины СКЦ -3,т.е. энергия ветра преобразуется в энергию шести поступательных движений, которые
известными способами преобразуютс в электрическую энергию. Электрический ток от генераторов по кабелю 25 передается на концентратор (блок силовой электроники) 26 и далее по кабелю 27 к трансформатору или в электрораспределительную сеть. Если в конструкцию СКЦ встроен линейный электрогенатор, то при изменении длины СКЦ каждым генератором вырабатывается электрический ток. Для возврата подвижной платформы 1 первичного манипуляторного преобразователя в исходное положение могут использоваться энергия сжатого воздуха, упругие элементы, масса подвижной конструкции. В зависимости от силы ветра, автоматически регулируется подъемная сила воздушного тора; путем изменения объема газа, наполняющего воздушный тор. Система регулирования подъемной силой воздушного тора состоит из известных элементов: контроллер, интерфейс, датчики перемещения и давления манипуляторного преобразователя, выпускной клапан газа, установленный в воздушном торе, компрессор для подкачки газа, емкость для газа, источник питания и др. В исходном положении при отсутствии внешнего воздействия подъемная сила воздушного -тора уравновешивается действием упругого элемента (пружины) действующего на СКЦ или сжатым до нужного давления воздухом в пневмоцилиндре, шток которого соединен с СКЦ. При действии порыва ветра воздушный тор приходит в движение в напрвлении ветра и вверх за счет аэродинамической составляющей и удлиняет некоторые СКЦ, которые в свою очередь сжимают воздух в пневмоцилиндре или упругий элемент. Эти силы реакции стремятся возвратить СКЦ и подвижную платформу в исходное состояние. Ввиду того,' что силы действия воздушной массы (сила ветра) на воздушный тор могут изменяться по величине; и направлению, предусматривается автоматическое управление подъемной силой воздушный тора. При этом логика управления следующая: ; в равновесном (исходном) состоянии сигналы от датчиков перемещений устанавливаются на ноль. При сильном ветре датчики перемещения будут показывать максимальную длину СКЦ. В ; этом случае, чтобы уменьшить The principle of operation of the wind farm (figure 4) is as follows: an air torus 24, representing an elastic shell in the form of a torus with an aerodynamic profile 28 (figure 5), is filled with matter lighter than air and, under the influence of air flow, moves, making the upper platform of the primary manipulator transducer move in the wind and up. In this case, the lengths of the SKTs -3 are changed, i.e. wind energy is converted into the energy of six translational movements, which by known methods, are converted into electrical energy. The electric current from the generators is transmitted via cable 25 to a hub (power electronics unit) 26 and then through cable 27 to a transformer or to an electrical distribution network. If a linear electric generator is built into the design of the RCC, then when the length of the RCC is changed, each generator generates an electric current. To return the movable platform 1 of the primary manipulator transducer to its original position can be used the energy of compressed air, elastic elements, the mass of the movable structure. Depending on the strength of the wind, the lifting force of the air torus is automatically adjusted; by changing the volume of gas filling the air torus. The air torus lift control system consists of well-known elements: a controller, an interface, displacement and pressure sensors of a manipulator transducer, a gas exhaust valve installed in the air torus, a gas pump, a gas tank, a power source, etc. In the initial position, if not external influence, the lifting force of the air-torus is balanced by the action of an elastic element (spring) acting on the SKZ or compressed air to the desired pressure in the pneumatic cylinder, the rod of which is connected inen with SKZ. Under the action of a gust of wind, the air torus moves in the direction of the wind and up due to the aerodynamic component and lengthens some SKZ, which in turn compress the air in the pneumatic cylinder or an elastic element. These reaction forces seek to return the RCC and the moving platform to its original state. In view of the fact that the forces of action of the air mass (wind force) on the air torus can vary in magnitude; and direction, provides automatic control of the lifting force of the air torus. In this case, the following control logic:; in the equilibrium (initial) state, signals from displacement sensors are set to zero. In strong winds, displacement sensors will show the maximum length of the RCC. AT ; this case to reduce
I
' "- " " - ' ' ' " ' ' - ( 1 1 подъемную силу, автоматически срабатывает клапан, выпускающий газ из воздушного тора до тех пор, пока не будет достигнуто состояние ВЭС, когда показатели датчиков перемещений не будут достигать максимальных значений. Наоборот, например, при слабом ветре, будут незначительными отклонения показаний датчиков перемещений. В этом случае надо повысить чувствительность, т.е. подьемную силу воздушного тора пока не увеличится ход СКЦ. В этом случае в воздушный тор по гибкому шлангу подкачивается газ с помощью автоматически управляемого компрессора. Система автоматического управления также предотвращает появления резонансных явлений. I '" -""-'''""'' - ( 1 1 lifting force, the valve automatically releases gas from the air torus until the state of the wind farm is reached, when the performance of the displacement sensors reaches the maximum values. On the contrary for example, in light winds, there will be insignificant deviations of the displacement sensors, in which case sensitivity should be increased, i.e. the lifting force of the air torus until the stroke of the RCC increases, in this case gas is pumped into the air torus using a flexible hose Compressor The automatic control system also prevents resonance phenomena.
Принцип действия ПВлЭС (фигура 6) основан на том, что частицы воды на глубине в зависимости от движения волн на поверхности водоема (океан, море) совершают пространственные циклические движения, обладая большой энергией. Первичный манипуляторный преобразователь позволяет преобразовать эту энергию волн в механическую энергию поступательных движений. На поверхности моря, океана волны обладают большой разрушительной энергией приводящей к разрушению технических систем, поэтому ПВлЭС устанавливается на расчетной глубине на дне водоема. Принцип действия ПВлЭС основан на том, что движущаяся массы воды действуют на погруженный в воду поплавок 29 с аэрогидродинамическим профилем, связанный с платформой 1 1 манипулятора создает силы направленные по течению и вверх, вызывая изменение длин СКЦ -3. т.е. возвратно-поступательные движения относительно неподвижного основания - закрепленного ко дну водоема нижней платформы 2. Возвратно- поступательного движения шести приводов СКЦ преобразуются известными способами в электрическую энергию. Вырабатываемый электрогенераторами ток передается по кабелю -30 в силовой электронный блок 31 и далее по силовому кабелю 32 на трансформатор, расположенный на побережье. Механическая энергия возвратно-поступательных движений может также ю
быть преобразована в электрическую энергию известными способами: непосредственно, через линейный генератор; через рабочую жидкость приводящий в движение вал электрогенератора; через различные механические преобразователи поступательного движения во вращательное движение вала одного или нескольких электрогенераторов. The principle of operation of the PVlES (Figure 6) is based on the fact that water particles at depth, depending on the movement of waves on the surface of the reservoir (ocean, sea), perform spatial cyclic movements with high energy. The primary manipulator transducer allows you to convert this wave energy into mechanical energy of translational movements. On the surface of the sea, ocean, waves have a large destructive energy leading to the destruction of technical systems; therefore, the PVES is installed at the calculated depth at the bottom of the reservoir. The principle of operation of PVlES is based on the fact that a moving mass of water acts on a float 29 immersed in water with an aero-hydrodynamic profile, connected with the platform 1 1 of the manipulator creates forces directed upstream and upward, causing a change in the lengths of SKZ -3. those. reciprocating motion relative to a fixed base — the lower platform fixed to the bottom of the reservoir 2. The reciprocating motion of the six SCZ drives is converted into electrical energy by known methods. The current generated by the electric generators is transmitted via cable -30 to the power electronic unit 31 and then via the power cable 32 to a transformer located on the coast. The mechanical energy of the reciprocating movements can also be converted into electrical energy by known methods: directly, through a linear generator; through the working fluid, the electric generator drive shaft; through various mechanical converters of translational motion into rotational motion of the shaft of one or more electric generators.
Система автоматического управления подъемной силой поплавка ПВлЭС предназначена для повышения эффективности работы ПВлЭС при различной динамике волн. Для управления подьемной силой, поплавок делится на две полости: нижнюю, заполняемую водой и верхнюю - герметичную, заполненную газообразным веществом. Между этими полостями располагается гибкая диафрагма. Подъемная сила поплавка изменяется путем изменения обьема воды в нижней полости поплавка. При этом в нормальном рабочем режиме функционирования ПВлЭС объем поплавка и объемы полостей с водой и газом будут соответствовать расчетному, т.е. такому, что показания датчиков перемещений СКЦ будут отклоняться от нуля в ту или иную сторону в пределах допустимого. Иначе говоря, верхняя платформа с поплавком за цикл работы совершает полное движение от нижнего положения до верхнегоми наоборот. Если же. окажется, что по показаниям датчиков, длина СКЦ часто увеличивается на полную длину и не достигает минимального значения. Это наблюдается при слабых волнах. В этом случае системе автоматического управления необходимо уменьшить подъемную силу поплавка путем закачивания воды в полость поплавка с одновременным открытием клапана забора воды до установления нормального режима функционирования. При сильных волнах, наоборот, СКЦ не будет достигать максимально допустимых длин. В этом случае необходимо увеличить подьемную силу поплавка. Для этого выполняется сброс воды из полости поплавка путем выкачивания его гидронасосом или сбросом с помощью управляемых клапанов. Включения гидронасоса) >и открытие клапанов сброса производится автоматически до тех пор, пока ще The automatic control system of the lifting force of the PVlES float is designed to increase the efficiency of PVlES operation at various wave dynamics. To control the lifting force, the float is divided into two cavities: the lower, filled with water and the upper - hermetic, filled with a gaseous substance. Between these cavities is a flexible diaphragm. The lifting force of the float is changed by changing the volume of water in the lower cavity of the float. Moreover, in the normal operating mode of PVlES operation, the volume of the float and the volumes of the cavities with water and gas will correspond to the calculated, i.e. such that the readings of the RCC displacement sensors will deviate from zero in one direction or another within the acceptable range. In other words, the upper platform with a float performs a complete movement from the lower position to the upper Gomi on the contrary for a cycle of work. If. it turns out that according to the readings of the sensors, the length of the RCC often increases by the full length and does not reach the minimum value. This is observed with weak waves. In this case, the automatic control system must reduce the lifting force of the float by pumping water into the cavity of the float while opening the water intake valve until normal operation is established. With strong waves, on the contrary, the RCC will not reach the maximum allowable lengths. In this case, it is necessary to increase the lifting force of the float. For this, water is discharged from the cavity of the float by pumping it out with a hydraulic pump or by discharging using controlled valves. Turn on the hydraulic pump)> and open the relief valves automatically until
! I
установится нормальный режим функционирования. Гибкая диафрагма позволяет изменять размеры полостей и вытесняет жидкость за счет сил давления сжатого воздуха. ! I normal operation will be established. The flexible diaphragm allows you to change the size of the cavities and displaces the liquid due to the pressure forces of compressed air.
Принцип действия озерного варианта электростанции - ветроволновой электростанции следующий: верхняя платформа первичного манипуляторного преобразователя связанная с полу затопленным поплавком 29 (фигура 7) и воздушным тором 24 двигаются под действием поверхностных волн и ветра. При этом воздушный тор устанавливается так, чтобы от действия горизонтального потока воздуха v возникала аэродинамическая сила F, направленная вниз (фигура 7). Воздушный тор в ВВлЭС занимает положение противоположное тому, которое занимает в ВЭС. Взаимодействие воздушного тора и поплавка происходит следующим образом: в исходном положении приводы СКЦ занимают среднее положение. Под действием ветра воздушный тор, например, уходит вниз, увлекая ?за собой поплавок, при этом длина СКЦ сокращается. В результате при дополнительном погружении поплавка в воду возникает дополнительная Архимедова сила, которая возвращает поплавок в исходное положение, изменяя при этом длину СКЦ. В результате взаимодействия воздушного тора движущегося под действием воздушного потока и поплавка, движущегося под действием воды, изменяются длины СКЦ и выполняются возвратно^-поступательные . движения, которые известными способами преобразуются в электрическую -энергию. Вырабатываемый электрогенераторами электрический ток по кабелю 30 передается в блок силовой электроники 31 и, после преобразования, суммарный ток передается на побережье по кабелю 32, на трансформатор или распределительную сеты з. . The principle of operation of the lake version of the power plant - the wind-wave power plant is as follows: the upper platform of the primary manipulator transducer connected to the flooded float 29 (figure 7) and the air torus 24 move under the influence of surface waves and wind. In this case, the air torus is set so that the aerodynamic force F directed downwards arises from the action of the horizontal air flow v (Figure 7). The air torus in VVLES takes the opposite position to that in the wind farm. The interaction of the air torus and the float occurs as follows: in the initial position, the RCC drives occupy a middle position. Under the influence of wind, an air torus, for example, goes down, dragging a float along with it, while the length of the RCC decreases. As a result, with an additional immersion of the float in water, an additional Archimedean force arises, which returns the float to its original position, while changing the length of the RCC. As a result of the interaction of the air torus moving under the influence of the air flow and the float moving under the influence of water, the lengths of the SCS are changed and the reciprocating ones are performed . movements that are converted into electrical energy by known methods. The electric current generated by the electric generators via cable 30 is transferred to the power electronics unit 31 and, after conversion, the total current is transmitted to the coast via cable 32, to a transformer or distribution network s. .
Система автоматического управления ВВлЭС выполняет управление подъемной силой воздушного тора и поплавка одновременно по указанному выше способу.
The automatic control system of VVlES controls the lifting force of the air torus and the float at the same time according to the above method.
Claims
1. Шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь, состоящий из нижней неподвижной и верхней подвижной платформы соединенных по схеме строения параллельного манипулятора Sholkor с помощью соединительных кинематических цепей образующих с платформами и между собой многозвенные соединения отличающиеся тем, что с целью повышения ресурсов эксплуатации манипуляторного преобразователя многозвенные сферические соединения из двух-, трех-, четырех звеньев выполнены в виде цепных соединения из круглых по сечению звеньев (колец) металлических или резинометаллических цепей сединенных таким образом, что в кольцо, образующее вращательное соединение с платформой одевается: при двух звеном соединении - одно кольцо, образующее вращательное соединение со звеньями соединительной кинематической цепи; при трехзвенном соединении - два кольца, каждый из которых , образует вращательное соединение со своими звеньями соединительной кинематической цепи; при четырехзвенном соединении '- три кольца, каждый из которых образует вращательное соединение со своими звеньями соединительной. кинематической цепи. ι 1. Six-movable parallel manipulator primary transducer, consisting of a lower fixed and upper movable platform connected according to the structure of the parallel Sholkor manipulator using connecting kinematic chains forming multi-link connections with the platforms and between them, characterized in that multi-link spherical connections are used to increase the operating life of the manipulator converter from two-, three-, and four links are made in the form of chain connections from round links over the section (to olet) of metal or rubber-metal chains connected in such a way that they put on the ring forming the rotational connection with the platform: with two link connections, one ring forming the rotational connection with the links of the connecting kinematic chain; with a three-link connection, two rings, each of which forms a rotational connection with its links in the connecting kinematic chain; with a four-link connection '- three rings, each of which forms a rotational connection with its connecting links. kinematic chain. ι
' - : ' . - ; , · :-: 1- . i : ' - :' . -; , · :-: one- . i:
2. Шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный 2. Six-movable parallel manipulator primary
, к >Γι.τ ·.. ; ·.. . 1 I ; . преобразователь состоящий из нижней неподвижной и верхней подвижной платформы соединенных по схеме строения параллельного манипулятора Sholkor с помощью соединительных кинематических цепей образующих с платформами и между собой многозвенные соединения отличающиеся тем, что с целью уменьшения люфта в соединениях многозвенных двух-, трех-, четырезвенных соединений используются гибкие соединения из стальных , k> Γι.τ · ..; · ... 1 I; . a converter consisting of a lower fixed and an upper movable platform connected according to the structure of the parallel Sholkor manipulator using connecting kinematic chains forming multi-link connections with the platforms and with each other, characterized in that in order to reduce backlash in the joints of multi-link two-, three-, and four-link connections steel joints
.) - · · . ί тросов или канатов из прочных и гибких материалов соединенных таким образом, что при двухзвенных соединениях канат (трос), одним цельным концом образует вращательное соединение с платформой другим цельным концом образует вращательное соединение со звеньями соединительной .) - · ·. ί ropes or ropes made of strong and flexible materials connected in such a way that with two-link connections, the rope (cable) forms one rotational connection with the platform with the other integral end forms a rotational connection with connecting parts
1
кинематической цепи; при трехзвенном соединении - два каната одним объединенным цельным концом образуют вращательное соединение с платформой, а другими цельными концами каждый канат образует вращательные соединения со звеньями разных соединительных кинематических цепей; при четырехзвенном соединении - три каната объединенным цельным концом образуют вращательное соединение с платформой, а другими цельными концами три каната образуют вращательные соединения со звеньями трех соединительных кинематических цепей. one kinematic chain; in the case of a three-link connection, two ropes with one united integral end form a rotational connection with the platform, and with the other integral ends each rope forms rotational connections with links of different connecting kinematic chains; with a four-link connection, the three ropes with the united integral end form a rotational connection with the platform, and with the other integral ends the three ropes form rotational connections with the links of three connecting kinematic chains.
3. Шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь по п.п. 1,2 отличающийся тем, что для того, чтобы исключить местную подвижность (вращение) соединительной кинематической цепи вокруг собственной оси - каждая пара звеньев одной соединительной кинематической цепи образует вращательное соединение с цепным или канатным соединением только с одного конца, а с другого конца образует неподвижное соединение с канатом или кольцом. 3. Six-movable parallel manipulator primary transducer according to p. 1,2 characterized in that in order to exclude local mobility (rotation) of the connecting kinematic chain around its own axis, each pair of links of one connecting kinematic chain forms a rotational connection with a chain or cable connection from only one end, and from the other end forms a fixed connection to a rope or ring.
4. Ветровая электростанция, содержащая преобразователь энергии ветра, имеющий нижнее неподвижное тело и верхнее подвижное тело, движущееся совместно с чувствительными к ветру телом,, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности использования энергии пространственного движения воздушного потока применяется шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный 4. A wind power station comprising a wind energy converter having a lower stationary body and an upper movable body moving together with a wind-sensitive body, characterized in that in order to increase the efficiency of using the energy of the spatial movement of the air flow, a six-moving parallel manipulator primary is used
Л. . преобразователь по п.п.1-3, а в качестве чувствительного тела, воспринимающего движение воздушного потока, используется воздушный тор - тело с упругой оболочкой в форме тора, наполненное газом легче воздуха , имеющий аэродинамический профиль, создающий подьемную 'силу от действия горизонтального воздушного потока. L. the transducer according to claims 1-3, and an air torus is used as a sensitive body, perceiving the movement of air flow - a body with an elastic shell in the shape of a torus, filled with gas lighter than air, having an aerodynamic profile that creates lifting force from the action of horizontal air flow.
2
2
5. Ветровая электростанция по п.4, отличающаяся тем, что воздушный тор имеет систему автоматического регулирования подъемной силой путем изменения объема газа в воздушном торе. 5. The wind farm according to claim 4, characterized in that the air torus has a system for automatically controlling the lifting force by changing the volume of gas in the air torus.
6. Подводная волновая электростанция, содержащая манипулятор для преобразования энергии волн, в которой нижняя платформа закрепляется ко дну, а верхняя платформа представляет заглубленное в воду тело с управляемой плавучестью необходимой для возврата платформы в исходное положение, отличающийся тем, что с цель повышения ресурса многозвенных соединений используется шестиподвижный параллельный манипуляторный первичный преобразователь по п.п.1-3. 6. An underwater wave power station containing a manipulator for converting wave energy, in which the lower platform is fixed to the bottom, and the upper platform represents a body buried in water with controlled buoyancy necessary to return the platform to its original position, characterized in that with the aim of increasing the service life of multi-link connections a six-movable parallel manipulator primary transducer according to claims 1-3 is used.
7. Подводная волновая электростанция по п.6 отличающаяся тем, что для обеспечения управляемой подьемной силы поплавка, полое тело поплавка разделено гибкой диафрагмой на две полости, одна из которых (верхняя) представляет герметизированную емкость, наполненную воздухом (газом), а другая (нижняя) наполняется по мере необходимости водой и в ней размещаются автоматически управляемые клапаны забора и выброса 7. The underwater wave power station according to claim 6, characterized in that to ensure the controlled lifting force of the float, the hollow body of the float is divided by a flexible diaphragm into two cavities, one of which (upper) represents a sealed container filled with air (gas), and the other (lower ) is filled as necessary with water and automatically controlled intake and discharge valves are placed in it
ι.: ( . . · воды. ι .: (.. · water.
8. Для водоемов с, малыми волнами (озерный вариант), где энергии поверхностных волн оказывается недостаточным для генерирования электрической энергии, предлагается ветроволновая электростанция отличающаяся тем, что одновременно использует энергию поверхностных волн и ветра, а в качестве преобразователя энергии поверхностных волн и энергии ветра использует шестиподвижный манипуляторный первичный преобразователь по п.п.1-3. 8. For water bodies with small waves (lake version), where the surface wave energy is insufficient to generate electrical energy, a wind power plant is proposed, which is characterized by the fact that it uses the energy of surface waves and wind at the same time, and uses the energy of surface waves and wind energy as a converter six-movable manipulator primary converter according to claims 1-3.
9. Ветроволновая электростанция по п.8 отличающаяся тем, что к верхней платформе манипуляторного первичного преобразователя закреплен полу заглубленный поплавок, к корпусу которого на требуемой высоте с помощью стержневой или иной конструкции крепится воздушный тор
представляющий упругую оболочку в форме тора с аэродинамическим профилем вызывающим под действием горизонтально направленного воздушного потока движение тора вниз. 9. The wind power plant according to claim 8, characterized in that a semi-recessed float is fixed to the upper platform of the manipulator primary transducer, to the casing of which an air torus is attached at the required height using a rod or other design representing an elastic shell in the form of a torus with an aerodynamic profile causing the torus to move downward under the action of a horizontally directed air flow.
10. Ветроволновая электростанция по п. п.8,9 отличающаяся тем, что имеет систему автоматического управления подъемной силой поплавка и аэродинамической силы воздушного тора одновременно . 10. A wind power plant according to claim 8, 9, characterized in that it has a system for automatically controlling the lifting force of the float and the aerodynamic force of the air torus at the same time.
4
four
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/KZ2017/000001 WO2018147716A1 (en) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/KZ2017/000001 WO2018147716A1 (en) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2018147716A1 true WO2018147716A1 (en) | 2018-08-16 |
Family
ID=63107691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/KZ2017/000001 WO2018147716A1 (en) | 2017-02-13 | 2017-02-13 | Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2018147716A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020209705A1 (en) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | Корганбай Сагнаевич ШОЛАНОВ | Wind turbine having improved sail sensitivity |
WO2022225382A1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Корганбай Сагнаевич ШОЛАНОВ | Controllable underwater wave power station |
WO2024019618A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Aewh B.V. | Robotic energy converter and a ship comprising a robotic energy converter |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4453894A (en) * | 1977-10-14 | 1984-06-12 | Gabriel Ferone | Installation for converting the energy of the oceans |
RU140270U1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-05-10 | Евгений Игоревич Есаулов | MOBILE POWER PLANT - AMPHIBIA |
RU141126U1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | WAVE BALLAST-PENDULUM POWER PLANT |
WO2017003273A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Исследовательский Технический Университет Имени К.И. Сатпаева" Министерства Образования И Науки Республики Казахстан | Wave electric power station on the basis of a parallel manipulator |
-
2017
- 2017-02-13 WO PCT/KZ2017/000001 patent/WO2018147716A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4453894A (en) * | 1977-10-14 | 1984-06-12 | Gabriel Ferone | Installation for converting the energy of the oceans |
RU140270U1 (en) * | 2012-01-19 | 2014-05-10 | Евгений Игоревич Есаулов | MOBILE POWER PLANT - AMPHIBIA |
RU141126U1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГБОУВПО "МГТУ") | WAVE BALLAST-PENDULUM POWER PLANT |
WO2017003273A1 (en) * | 2015-07-01 | 2017-01-05 | Некоммерческое Акционерное Общество "Казахский Национальный Исследовательский Технический Университет Имени К.И. Сатпаева" Министерства Образования И Науки Республики Казахстан | Wave electric power station on the basis of a parallel manipulator |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020209705A1 (en) * | 2019-04-08 | 2020-10-15 | Корганбай Сагнаевич ШОЛАНОВ | Wind turbine having improved sail sensitivity |
WO2022225382A1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-10-27 | Корганбай Сагнаевич ШОЛАНОВ | Controllable underwater wave power station |
WO2024019618A1 (en) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | Aewh B.V. | Robotic energy converter and a ship comprising a robotic energy converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5715629B2 (en) | Wave power generation system | |
US4203294A (en) | System for the conversion of sea wave energy | |
US8668472B2 (en) | Wave actuated pump and means of connecting same to the seabed | |
US9309860B2 (en) | Wave energy conversion device | |
AU2007272290B2 (en) | Wave energy converter | |
US20100308589A1 (en) | Heaving ocean wave energy converter | |
EP1280994B1 (en) | Apparatus for storage of potential energy | |
JP6193404B2 (en) | Power plant with structure and vehicle | |
JP4405393B2 (en) | Method for canceling undesired fluctuations in static pressure conditions occurring in a hollow rotor blade or hydrofoil and rotor blade or hydrofoil | |
NZ505410A (en) | A wave energy converter | |
WO2018147716A1 (en) | Electric power plant (variants) based on a parallel manipulator | |
JP2016094941A (en) | Power generation system | |
EP3132136B1 (en) | Wave energy conversion apparatus | |
GB2430471A (en) | Variable volume buoyancy engine | |
US20120167562A1 (en) | Displacement drive | |
KR20110137785A (en) | A power capture device | |
Beirão et al. | Hydraulic power take-off and buoy geometries charac-terisation for a wave energy converter | |
RU115790U1 (en) | FLOATING ELEMENT OF A WAVE STATION | |
GB2496856A (en) | Dome shaped wave energy reaction member | |
US20240287958A1 (en) | A two body variable ballast wave energy converter | |
WO2017049335A1 (en) | A vertical mass displacement drive | |
Beirão et al. | Hydraulic power take-off prototype for a wave energy converter | |
CN116802395A (en) | Wave energy inertia hydraulic pressure difference power generation device | |
WO2022225382A1 (en) | Controllable underwater wave power station | |
WO2024094331A1 (en) | Wave energy converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17895743 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17895743 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |